Smeltinstallaties
Precisiegieterijen smelten betrekkelijk kleine charges, doorgaans van enkele kilogrammen tot enkele honderden kilogrammen, zodat elke charge zonder vertraging in hete schalen kan worden gegoten.
- Kroesinductieovens zijn standaard voor staal, roestvast staal, nikkel- en kobaltlegeringen en koperlegeringen. Ze smelten snel, roeren het bad elektromagnetisch en laten frequente legeringswissels toe. De bekleding wordt gekozen op verdraagzaamheid met de legering.
- Weerstands- of gasgestookte kroesovens zijn gangbaar voor aluminium.
- Vacuüminductiesmelten en gespecialiseerde koudekroes- of boogsystemen worden gebruikt voor reactieve en hoogwaardige legeringen; zie hieronder.
Inzetmaterialen en smeltbeheersing
De inzet bestaat uit gecertificeerde blokken of staven, voorgelegeerd materiaal en beheerst gieterijretour. Het aandeel retourmateriaal wordt bij veeleisende legeringen beperkt, omdat herhaald omsmelten de samenstelling verandert en het gas- en insluitselgehalte verhoogt. Tijdens het smelten wordt gelet op:
- Samenstelling. Vóór het gieten wordt een spectrometermonster genomen; elementen die door oxidatie verloren gaan, worden bijgestuurd.
- Desoxidatie en gasgehalte. Staal wordt kort voor het aftappen gedesoxideerd; aluminiumsmelten worden ontgast om waterstof te verwijderen.
- Slak en insluitsels. Het bad wordt afgeslakt, en filters of bodemgietsystemen houden slak uit de vorm.
- Tijd op temperatuur. Lang warmhouden verhoogt de gasopname, de reactie met de bekleding en het verlies van reactieve elementen.
Vacuümsmelten
Legeringen met reactieve elementen zoals aluminium en titaan, waaronder de meeste precipitatiehardende nikkelsuperlegeringen, worden onder vacuüm gesmolten en gegoten om oxidatie en stikstofopname te voorkomen; titaan zelf vereist van begin tot eind vacuüm- of inertgassystemen. Vacuümgieten is een afzonderlijke capaciteit met eigen uitrusting en kwalificatie. Corrosievaste nikkellegeringen en roestvast staal worden routinematig aan lucht gesmolten, soms onder een beschermgasdeken.
Giettemperatuur
De giettemperatuur wordt gedefinieerd als oververhitting boven de liquidustemperatuur van de legering. Ze wordt samen met de schaaltemperatuur gekozen:
- een hogere oververhitting verbetert de vloeibaarheid en het vullen van dunne wanden;
- een lagere oververhitting vermindert krimp, gasoplosbaarheid, korrelgrootte en de reactie tussen metaal en vorm.
Ter oriëntatie: koolstofstaal en roestvast staal worden doorgaans gegoten rond 1550 tot 1650 °C en aluminiumlegeringen rond 700 tot 750 °C; de juiste waarde hangt af van legering, wanddikte en gietsysteem. De temperatuur wordt vlak voor het gieten gemeten met dompelthermokoppels of gekalibreerde pyrometers en per charge geregistreerd.
Gietmethoden
- Zwaartekrachtgieten vanuit de oven of een handpan is de normale methode.
- Vacuümondersteund of tegenzwaartekrachtvullen zuigt het metaal omhoog in de schaal en helpt zeer dunne secties met weinig turbulentie te vullen.
- Centrifugaalgieten gebruikt rotatie om de metaaldruk te verhogen, vooral voor kleine stukken, sieraden, tandtechniek en sommige titaangietstukken.
- Stolling onder druk en gecontroleerde gerichte stolling zijn gespecialiseerde technieken voor bepaalde legeringen.
Na het gieten
Afgegoten vormen koelen af in rustige lucht of onder kappen. Op de giettrechter kan exotherm of isolerend materiaal worden gelegd om het voedingsmetaal vloeibaar te houden. Bij koolstofstaal beperken reducerende omstandigheden rond de afkoelende schaal de vorming van walshuid en ontkoling. Elke vorm krijgt het chargenummer mee, zodat elk gietstuk tot zijn smeltanalyse te herleiden is.
Zie ook: gietsysteem en navoeding, gasporositeit, materiaalbeproeving.