Das Feingussverfahren ist in der Aluminium-, Kupfer- und Eisengießerei etabliert, seine Anwendung in der Stahlgießerei ist jedoch vergleichsweise begrenzt. Aufgrund der hohen Gießtemperatur des flüssigen Stahls reagieren die Pyrolyseprodukte der Schaumformen leicht mit dem flüssigen Stahl. Eine unzureichende Entlüftung führt schnell zu Fehlern wie Porosität, Aufkohlung und Wasserstoffbildung, wobei Porosität der häufigste Qualitätsmangel bei Feingussteilen aus Stahl ist. Um die Produktionsprozesse zu optimieren und die Gussqualität zu verbessern, hat unser Unternehmen gezielte Analysen zu Porositätsfehlern durchgeführt und ein umfassendes Set standardisierter Präventions- und Kontrollverfahren entwickelt.

I. Hauptursachen von Porositätsfehlern in Stahlgussteilen

1. Invasive Porosität (dominanter Defekttyp)

   (1) Eine zu hohe Füllgeschwindigkeit und eine zu kurze Gießzeit verhindern die vollständige Verdampfung der Schaumstrukturen. Flüssige Pyrolyseprodukte werden im flüssigen Stahl eingeschlossen und bilden nach der Erstarrung des Gussteils Poren.

   (2) Die hohe Gießtemperatur des Stahls führt zu einer sofortigen, massiven Gasbildung aus Schaumstrukturen und einem starken Anstieg des Hohlraumdrucks. Das Gas kann nicht rechtzeitig entweichen, und die turbulente Füllung mit flüssigem Stahl verschärft den Gaseinschluss zusätzlich.

   (3) Fehlerhaftes Kleben führt zu konzentrierter Porosität. Der Klebstoff weist eine hohe Verdampfungstemperatur und eine niedrige Verdampfungsgeschwindigkeit auf, wodurch er leicht vom flüssigen Stahl umschlossen wird und während der Abkühlung kontinuierlich Gas erzeugt. Mechanische Verbindungen weisen keine derartigen Defekte auf.

   (4) Übermäßige Feuchtigkeit im Produktionssystem führt zu Porosität, beispielsweise durch unvollständig getrocknete oder wieder aufgenommene Beschichtungsfeuchtigkeit, unzureichend getrocknete Schaumformen und feuchten Formsand. Feuchtigkeit verdampft bei hohen Temperaturen rasch und bildet Gasporen.

2. Präzipitierte Porosität

   Beim Schmelzen nimmt flüssiger Stahl Wasserdampf auf, der sich bei hohen Temperaturen in Wasserstoffatome zersetzt und im Stahl löst. Während der Erstarrung verbinden sich die Wasserstoffatome zu Wasserstoffblasen, die nicht entweichen können. Dadurch entstehen zahlreiche winzige, diffuse Poren mit glatten, metallisch glänzenden Innenwänden.

II. Optimierte Präventions- und Kontrollmaßnahmen

1. Gaserzeugung verringern und Gasfreisetzungsrate verlangsamen

   Unter der Voraussetzung einer garantierten Modellfestigkeit werden Schaumstoffe mit niedriger Dichte (hauseigener Standard: 0,018–0,020 g/cm³) verwendet. Hohlstrukturen kommen bei Angusskanälen, Steigern und dickwandigen Gussteilen zum Einsatz. Das Anguss-System wurde optimiert, indem die Angussgröße von 20 mm × 15 mm auf 15 mm × 15 mm reduziert und die Gießzeit auf ca. 20 s verlängert wurde. Die verringerte Füllgeschwindigkeit gewährleistet die vollständige Entladung des Pyrolysegases.

2. Optimierung des Bondprozesses für geringe Gasentwicklung

   Der Klebstoffverbrauch wird streng kontrolliert. Die integrale Formgebung von Gussteilen und Steigern hat Priorität. Steckverbindungen, Stahlnagelbefestigungen oder Verbundklebungen mit Nagelverbindung werden eingesetzt, um durch übermäßigen Klebstoffverbrauch verursachte Gaseinschlüsse zu vermeiden.

3. Verbesserte Beschichtungsformel und verstärkte Trocknungskontrolle

   Es wird eine hochtemperaturbeständige Beschichtung mit ausgezeichneter Luftdurchlässigkeit und Festigkeit ausgewählt, deren Schichtdicke konstant zwischen 0,5 und 1 mm liegt. Gleichmäßige Beschichtung und vollständige Trocknung sind unerlässlich. Die getrockneten Formen müssen umgehend gegossen werden, um eine erneute Feuchtigkeitsaufnahme zu vermeiden. Unsere optimierte Rezeptur passt die Korngröße des Quarzsandes auf 180 Mesh an, reduziert die Latexmenge von 25 kg auf 20 kg und erhöht die Zellulosemenge von 4 kg auf 5 kg. Die verbesserte Beschichtung zeichnet sich durch höhere Hochtemperaturfestigkeit und Luftdurchlässigkeit ohne Rissbildung aus.

4. Abgasrohre für effiziente Schlacken- und Gasabfuhr ausrüsten

   An schwer zugänglichen Stellen und im oberen Bereich, wo sich Pyrolyseprodukte ansammeln, sind kleine Abgasrohre angeordnet. Winzige Abgaslöcher in der oberen Beschichtung der Rohre beschleunigen die Verdampfung und den Abfluss der verbleibenden flüssigen Produkte. Dieses Verfahren beseitigt effektiv Schlackeneinschlüsse und Porositätsfehler und ermöglicht eine einfache Nachbearbeitung der Rohre.

5. Standardisierung des Gießprozesses für stabile Abfüllung

   Die Gießposition ist so gewählt, dass die Hauptgießflächen für eine stabile Befüllung vertikal oder geneigt verlaufen. Geschlossenes Gießen, Stufengießen oder Seitengießen werden bevorzugt. Die Gießtemperatur wird über 1600 °C gehalten, und das Prinzip des langsam-schnell-langsamen Gießens wird strikt eingehalten, um die vollständige Verdampfung der Schaummuster und das vollständige Entweichen der Gase zu gewährleisten.

6. Verbesserung der Entgasung von flüssigem Stahl und strenge Kontrolle der Produktionsumgebung

   Die Ofenmaterialien werden entrostet, und die Schmelzzeit bei hoher Temperatur wird verkürzt. Die Dosierung des Aluminium-Desoxidationsmittels ist auf 0,04 % bis 0,06 % standardisiert. Es wird trockener Formsand verwendet, und der Vakuumunterdruck wird stabil auf 0,05 bis 0,06 MPa geregelt, um das Risiko von Porosität umfassend zu reduzieren.

Durch die Umsetzung der oben genannten umfassenden Maßnahmen konnte nicht nur der Porositätsfehler bei Stahlgussteilen im Wesentlichen behoben werden, sondern auch das Phänomen der Gaseinschlüsse bei anderen Arten von Stahlgussteilen wurde reduziert, und die Ausbeute erreichte mehr als 90 %.