Die Auswirkungen von geometrischer Komplexität, Schalendicke und Ausbrenntechnologie auf das Rissverhalten von Feingussformschalen während der Modellentnahme

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GP 04/2014
Forschung

Zu Erreichung des Zieles der Vermeidung von Rissen an Feingussformschalen während der unelastischen Modellentfernung durch Ausbrennen werden die Auswirkungen der drei Parameter geometrische Komplexität, Schalendicke und Brennregime auf die Rissbildungsneigung untersucht. Um dies zu erreichen, werden die experimentellen Untersuchungen mit Finite-Elemente-Modellierungen zur Voraussage der Spannungsausbildung in der Schale kombiniert. Die Formschalen wurden in zwei Feingießereien hergestellt. Dabei verwendete man Modelle mit tiefen Taschen, welche anfällig gegenüber der Rissbildung während des Ausbrennens sind. Die thermischen und mechanischen Eigenschaften von Modell und Schale werden gemäß den ASTM-Standards ermittelt und in einem dreidimensionalen Finite-Elemente-Modell zur Voraussage der möglichen Rissbildung in Feingussformschalen während der Modellentfernung genutzt. Die durch das Modell erzielten Voraussagen werden experimentell validiert anhand der Risslänge und -lage. Vorschläge zur Senkung der Spannungen und zur Vorbeugung gegen Rissbildung während des Ausbrennens werden anhand des Verständnisses der Abhängigkeit des Schalenrissverhaltens von den betrachteten Parametern gegeben. Effects of Complex Geometry, Shell Thickness and Firing Regimes on Shell Cracking in Industrial Investment Casting Shells during Rigid Polymer Pattern Removal
In the course of realizing the ultimate objective of preventing shell cracking in industrial investment casting shells during rigid polymer pattern removal by firing, the effects of three parameters namely complicated geometry, shell thickness and firing regimes on shell cracking were determined. To achieve this, experimental methods were combined with finite element modeling to predict stress development in the shell. Shells made at industrial foundries using patterns with deep internal pockets, which are sensitive to crack formation, are tested for cracking during firing. Thermal and mechanical properties of both the pattern and shell materials, which are determined according to the ASTM standards, are used in a three-dimensional thermomechanical coupled finite element model to predict possible crack formation in the industrial shells during pattern removal. The predictions made by the model were experimentally validatedon the basis of crack length and location. Recommendations to decrease the stress and prevention of shell cracking during firing were based on the understanding of the dependence of shell cracking on the above parameters. RUBRIK: TECHNIK

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