Waarom ontwassen kritisch is
Was zet bij verwarming enkele malen sterker uit dan keramiek. Wordt een met was gevulde schaal langzaam verwarmd, dan zet de wasmassa uit voordat ze kan ontsnappen en komt de schaal onder trekspanning te staan tot ze scheurt. De oplossing is zeer snelle oppervlakteverhitting: een dunne waslaag aan het grensvlak met de schaal smelt eerst en loopt weg of trekt in de schaal, waardoor de ruimte ontstaat waarin de overige was kan uitzetten.
Ontwastechnologieën
- Stoomautoclaaf. De industriële standaardmethode. Het vat wordt binnen enkele seconden met verzadigde stoom op druk gebracht, doorgaans enkele bar, zodat de warmteoverdracht naar het schaaloppervlak uiterst snel verloopt. Het grootste deel van de was wordt teruggewonnen en opgewerkt voor hergebruik.
- Flash-fire-ontwassen. Schalen worden rechtstreeks in een oven op hoge temperatuur geplaatst. De was smelt en verbrandt gedeeltelijk; de terugwinning is lager en de emissies moeten worden behandeld, maar ontwassen en branden worden gecombineerd.
- Andere methoden. Ontwassen in hete vloeistof en met microgolfondersteuning wordt in bijzondere gevallen toegepast.
Ook het schaalontwerp helpt: wasontluchtingen in zware secties, modelwassen met passend smeltgedrag en voldoende groene sterkte verminderen scheurvorming. Fijne scheurtjes kunnen soms vóór het branden met keramische pasta worden hersteld; grotere geven vinnen op het gietstuk.
Geprinte en polymeermodellen
Modellen die niet smelten zoals was, zoals veel geprinte harsen en polystyreen, kunnen niet op dezelfde manier in de autoclaaf worden verwijderd. Ze worden in de oven uitgebrand, wat dunwandige of inwendig gestructureerde modellen, voldoende zuurstof en langere uitbrandcycli vraagt om schaalscheuren en asresten te voorkomen.
Branden
Het branden heeft drie functies: het verbrandt restwas en organisch materiaal, het sintert het bindmiddel zodat de schaal haar gebrande sterkte krijgt, en het brengt de schaal op de temperatuur waarbij ze wordt afgegoten. Voor staal worden schalen gewoonlijk gebrand en afgegoten bij ongeveer 900 tot 1100 °C; aluminium wordt in aanzienlijk koelere schalen gegoten. De houdtijd moet lang genoeg zijn om de volledige schaaldikte en eventuele keramische kernen op temperatuur te brengen en koolstofresten volledig te oxideren.
Voorverwarmtemperatuur als procesparameter
- Een hetere schaal verbetert het vullen van dunne wanden en de weergave van details, maar vertraagt de stolling, vergroft de korrel, bevordert reacties tussen metaal en contactlaag en kan krimpfouten doen toenemen.
- Een koelere schaal verfijnt de structuur en verkort de stolling, maar verhoogt het risico op niet-uitgelopen stukken en koudloop.
Schalen verliezen snel temperatuur zodra ze uit de oven komen; de tijd tussen oven en gieten wordt daarom beheerst. Bij onderdelen met sterk verschillende wanddikten wordt soms isolatiemateriaal op bepaalde zones aangebracht om de stolling te sturen.
Zie ook: smelten en gieten.