Datenbasis für thermische Eigenschaften von Feinguss-Schalenformen

Für eine korrekte Erstarrungssimulation und zur Prognose der Lunkerneigung von Feinguss-Schalenformen sind verlässliche und realistische Daten ihrer thermischen Eigenschaften erforderlich. Während des Brennens und beim Abguss erfahren Feinguss-Schalenformen einige Phasenumwandlungen, die ihre vorübergehenden thermischen Eigenschaften beeinflussen. Diese Eigenschaften sind abhängig von der Zeit, der Temperatur und von den Prozessabläufen. Die vorliegende Studie präsentiert die thermischen Eigenschaften (Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität) von sieben industriell hergestellten Keramikformen; diese Keramikformen wurden durch ein inverses Verfahren produziert, bei dem reines Nickel in Keramikformen gegossen wurde, die mit zwei Thermoelementen (in der Formkavität und in der Schale) ausgestattet waren. Zur Simulation der virtuellen Abkühlkurven wurde eine MAGMASOFT® Software verwendet (im Folgenden bezeichnet als Software A); die virtuellen Abkühlkurven wurden durch Anpassung der temperaturabhängigen thermischen Eigenschaften der Keramikformen an die experimentellen Kurven angeglichen. Die Daten der thermischen Eigenschaften aus dem inversen Verfahren wurden mit den Messergebnissen der Laserflash-Methode verglichen und die Unterschiede wurden diskutiert. Die so entwickelte Datenbasis soll dazu dienen, die Genauigkeit der Feinguss-Simulation zu verbessern. Einführung
Die Erstarrung von Stahlguss in einer keramischen Feinguss-Schalenform wird durch die thermischen Eigenschaften der Schalenform beeinflusst; hierzu gehören die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität. In einem relativ dünnwandigen Gussteil (5 mm–15mm) staut sich ein großer Teil der Überhitzung und ein Teil der Umwandlungswärme des flüssigen Metalls in der Schalenform, wobei die spezifische Wärmekapazität eine wichtige Rolle spielt. Die übermäßige Wärme von massiven Gussteilen wird jedoch durch die Form transferiert; in diesen Fällen überwiegt die Wärmeleitfähigkeit. Diese beiden Faktoren (Wärmestau und Wärmeaustausch) sind maßgeblich im Hinblick auf repräsentative Simulationen des industriellen Einsatzes zur Beherrschung von Schwindungsfehlern und zur Optimierung der Gussqualität.
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