Tiegel für Sinterofen

[atlantis]

Guten Tag Dr. Backstein

Ich habe Bedarf für Tiegel in spezieller, nicht handelsüblicher Form bzw. Grösse, die in einem Sinterofen eingesetzt werden und mindestens bis 1300° beständig sein sollen. Vorderhand ist es ein Hobby, diese professionell herstellen zu lassen ist deshalb nicht bezahlbar.

Vielleicht können Sie mir einige Infos geben, aus welchen Materialien Sie diese herstellen würden. Ich würde eine Gussform anfertigen, daher sollte das Material giessfähig sein. Die Beschreibung vom PYRAMIT sagt zwar, dass es sich zum Giessen eignet, jedoch hat es auch Korn drin, während handelsübliche Tiegel (ich besitze einige davon) dem Aussehen nach wahrscheinlich eher aus einem kornlosen (bzw. sehr feinkörnigen) Alumina-Material, möglicherweise ähnlich wie CARO White, hergestellt sind.

Viele Grüsse
Martin Geissmann

[DoubleM]

Hallo Martin,
schonmal kurz von mir was dazu bevor Sven sich meldet:

Wenn Deine vorhandenen Tiegel aus Beton/Mörtel gegossen sind, dann kannst Du dessen Zusammensetzung nicht an der Oberfläche erkennen. Bei einem solchen Guss setzen sich Oberflächlich die feinsten Bestandteile der Mörtelmischung ab (zumeist der enthaltene Zement) und selbst bei groben Zuschlagstoffen entsteht ein sehr "feines" Oberflächenbild. Um zu sehen was da wirklich an Zuschlägen enthalten ist mußt Du entweder eine Bruchkante anschauen oder das Material kräftig Beschleifen, dann tritt die "wahre" Körnung zutage. Beim Tiegelbau bin ich nicht wirklich Im Thema, aber z.B. für Schamottsteine wird nach meiner Kenntnis eher grober Zuschlag genutzt, zumal eine Körnung 0 bis 0,5 mm wie beim PYRAMIT schon wirklich sehr sehr feinkörnig ist und für Deine Zwecke gut tauglich sein sollte.

CARO ist hingegen ein reiner Zement, der solo für Dein Projekt nicht funktioniert, um zu formstabilen Gußstücken zu kommen braucht es die Zuschläge. Du kannst natürlich aus Budgetgründen alternativ zum PYRAMIT mit CARO und DURIGID eine eigene Mischung nutzen, je nach Erfahrung und Projektumfang würde ich aber wohl beim bewehrten Komplettmörtel PYRAMIT bleiben.

Ich würde zusehen die gegossenen Tiegel über mehrere Tage mit Folie zu umhüllen und/oder gründlich feucht zu halten, das mindert Spannungen innerhalb der Gußstücke erheblich. Hintergrund: Beton erreicht seine Festigkeit durch Hydratation, für diesen Prozess wird Wasser benötigt. Beton härtet nicht durch "Trocknung" aus, diese ist in der Frühphase sogar kontraproduktiv (wg. Hydratation) und führt zu verminderter Festigkeit und Spannungen im Gußstück. Weil zuviel Wasser im Beton bei hohen Temperaturen aber wieder nicht wünschenswert ist (Gasdruck), würde ich nach 20-28 Tagen (finale Festigkeit erreicht, Hydratation des Beton weitesgehend abgeschlossen) die Tiegel dann bei moderaten Temperaturen nochmal gründlich durchtrocknen bevor Du sie extremen Temperaturen aussetzt, dazu gibt es aber sicher in den entsprechenden Foren hinreichend Tipps.

Gruß und viel Glück
Martin

[atlantis]

Hallo Martin

Vielen Dank für deine Inputs, was du sagst betreffend der Körnung macht Sinn für mich, daran hatte ich nicht gedacht. Ich denke ich werde mal den PYRAMIT versuchen.

Auch deine Tipps zum langsamen Abbinden sind sehr nützlich. Ich frage mich gerade noch, wann die Tiegel die notwendige Festigkeit haben und ausgeformt werden sollen. Dazu steht auch im Datenblatt nichts. Gibt es dazu Faustregeln?

Viele Grüsse
Martin

[DoubleM]

Hallo Martin,
bei 30 Minuten Topfzeit gehe ich von ein paar Stunden bis zur Entformung aus, im Zweifelsfall halt über Nacht. Ein simpler Kratztest gibt Dir Gewissheit, wenn Du auf dem Boden (Gussoberseite) des Tiegels mit Kratzen keine Spuren mehr mehr erzeugen kannst die die Oberfläche entsprechend hart ist kannst Du ausschalen.

Gruß
Martin

[dr.backstein]

Hallo Martin,

Du solltest bedenken, dass PYRAMIT Feuerfestbeton weiß ein Leichtbeton ist und deshalb keine ganz so hohe Festigkeit hat. Ob das im Gebrauch robust genug ist, hängt auch von den Wanddicke ab. Alternativ solltest Du auch den GRISU Feuerfestmörtel, beigebraun in Erwägung ziehen. Du müsstest es einfach mal ausprobieren, um ein Gefühl dafür zu bekommen. Auch eine eigene Mischung aus CARO White Feuerfestzement weiß und DURIGID Feuerfestkörnung könntest Du mal probieren.

Sven

[atlantis]

Hallo allerseits

Ich habe ein Resultat, wenn auch noch kein zufriedenstellendes:


Die vielen Blasen bedeuten wohl, dass ich die ganze Form in die Vakuumkammer stellen muss. Ich habe zwar neben dem Anguss Entlüftungslöcher eingebaut, aber ich dachte schon, dass die Luft wahrscheinlich nicht freiweillig entweicht. Vielleicht wäre der Tiegel auch mit Blasen brauchbar, aber etwas weniger wären mir schon lieber.

Ein etwas grösseres Problem ist hier zu sehen:


Der Beton klebt viel zu stark an der Form fest und dadurch ging die innere Form zu Bruch. Diese 3D-gedruckten Formen kann ich nicht so stabil machen, dass man da mit dem Schraubenzieher herumhebeln kann. Ich denke aber die mehrteilige Form sollte eigentlich von der Konstruktion her gut trennbar sein, wenn es nicht klebt (ich habe leider kein Bild gemacht, als sie noch ganz war). Einwegformen gehen auch nicht, dafür sind sie doch wieder zu aufwendig. Ich hatte Plopp zweimal aufgetragen, wie erreiche ich hier eine bessere Trennung?

Viele Grüsse
Martin

[dr.backstein]

Hallo Martin,

leider sieht man kein Bild von Deiner gesamten Gussform und muss sich hier ein bisschen zusammenreinen, was genau Du gemacht hast. Mehr Fotos wären sehr hilfreich. Es sieht für mich aber so aus, als ob Du die Gussform für das Betonteil komplett im 3D-Drucker hergestellt hast. Das kann für die Außenform funktionieren, aber nicht für die Innenform. Da brauchst Du ein gummielastisches Material, wie z.B. Silikon. Normalerweise macht man die ganze Gussform aus Silikon, und zwar aus einem einzigen Stück. Den 3D-Drucker brauchst Du dann aber trotzdem noch, nur dass Du damit nicht die Gussform druckst, sondern ein 1:1 Modell von Deinem Betongefäß. Wie Du dann mit dem Modell die Silikonform herstellst, siehst Du beispielsweise in meinem Tassen-Video.

Sven

[atlantis]

Hi Sven

Wie gesagt, ich habe leider kein Foto gemacht von der Form, als sie noch ganz war, du siehst die Konstruktion aber aus dem CAD-Screenshot:



Die Scheibe in der Mitte wird zuerst herausgezogen und dann die beiden Seitenteile zur Mitte gedrückt. Die Scheibe ist etwas flexibel und man kann sie durch eine Aussparung im Inneren etwas zusammendrücken, um sie von den Wänden lösen. Ein zweites Mal würde ich sie noch ein wenig konisch machen. Eine Silikonform will ich aber nicht machen, das muss schon in der Art machbar sein, und wenn es einwandfrei trennt sehe ich da auch kein Hindernis.

Gruss
Martin

[DoubleM]

Hallo Martin,
da fehlt ja der 2. Teil der Form, ich vermute der ist zweiteilig und sitzt auf dem äußeren Ring? In diesem Teil müßte ja auch Deine Angußöffnung sein und das wäre dementsprechend dann der obere Teil. Wenn das so richtig ist hast Du zunächst mal 2 Probleme von denen Du scheinbar noch nichts ahnst:

1. Durch die starre Form des inneren Stempels kann der Beton beim Aushärten nicht schwinden, es bilden sich unvermeidlich sichtbare oder unsichtbare Risse, letztere dann in Form von Sollbruchstellen, die gern im heißen Zustand "aktiv" werden Deswegen der Hinweis von Sven, dass Du da ein gummielastisches Material benötigst. Ich hab reichlich Experimente mit 3D-gedruckten Formen hinter mir, und Dein Anwendungsfall ist nach meiner Erfahrung keiner der dafür taugen würde. Und wenn man innen mit Silikon arbeitet ist es wirklich neheliegend, die gesamte Form als einteilige Silikonform zu lösen, zumal das bei so simplen Formen auch wirklich Karo einfach ist.
2. Wenn die oben gezeigte Form beim Guß das "Unterteil" ist und Du die zwei Teile des zweiten Teils der Form da von oben/seitlich aufsteckst, wirst Du an den unteren äußeren Kanten des Gusses mit großer Wahrscheinlichkeit einen kleinen Wasserverlust haben, weil Du ja an diese Kanten nicht rankommst um sie abzudichten. Dieser partielle Wasserverlust sorgt dann dafür, dass der Beton an diesen Kanten bröselig und instabil wird.

Deine geschilderten Probleme sind hingegen leicht zu umschiffen:

• Wenn ich Deine Form richtig verstanden habe kannst Du die Blasen vermeiden, indem Du die Gußform oben (also am Boden des Tiegels) einfach auf der gesamten Bodenbreit offen läßt, bei Gefallen kannst Du ja die Rundung trotzdem noch vorsehen. Der gegossene Beton nivelliert sich da von selbst wenn die Form im Wasser steht und entlüftet sich auch entsprechend gut, Im Zweifelsfall mittels der üblichen Tricks wie Klopfen, Vibrieren und Stochern etwas nachhelfen.
• 3D-gedruckte Formen bieten dem Beton im "Rohzustand" zuviel Unebenheiten (Layerrillen o.Ä.) um sich festzukrallen. Einfach durch Schleifen, Spachteln und finalen Auftrag von Lack/Epoxidharz für eine glatte Oberfläache sorgen, dann sorgen minimale Mengen von Trennmittel (Wachs/Öl) dafür, dass sich das mühelos entformen läßt.

Gruß
Martin

[atlantis]

Hallo Martin

In der Zwischenzeit konnte ich eine problemlose Entformung verzeichnen. Auf den ersten beiden Bildern sind die Aussen- und Innenform gezeigt. Die blaue Masse zum Abdichten ist normale Knete und als Trennmittel habe ich nun zuerst ein PTFE-haltiges Trennwachs aus der CFK-Technik aufgetragen (wäre aber wahrscheinlich nicht nötig gewesen) und dann Vaseline. Ein Leck gibt es nicht, das ist alles problemlos dicht. Deinen Einwand mit der starren Innenform sehe ich, die Frage ist, ob man den entformten Tiegel auf die Risse untersuchen kann.

Lufteinschlüsse hat es immer noch viele. Ich vermute die kleinen Bläschen kommen vom Vakuumieren, scheinbar bewährt sich das bei Beton nicht. Ich kannte es bisher nur von der Kunstharzverarbeitung und dort macht man es überall, das Harz enthält jedoch auch kein Wasser.

Problematischer sind noch die grossen Blasen im Boden. Dass sich die Blasen im flachen Boden automatisch sammeln habe ich schon erwartet aber auch, dass sie durch das Vakkuum herausgezogen werden, was offenbar nicht der Fall ist. Den Boden ganz offen lassen wie du vorschlägst ist eine recht einfache Variante. Zuerst wollte ich das nicht, weil dabei die Dicke des Bodens nicht automatisch bestimmt wird, aber solange er nicht zu dünn ist spielt es vielleicht nicht so eine grosse Rolle.

Gruss
Martin

[DoubleM]

Hallo Martin,
dann hatte ich Deine Konstruktion richtig verstanden. Wenn Du abdichtest sollte das den Wasserverlust und die Bröselkanten eigentlich tatsächlich verhindern, so richtig toll sehen die auf den Bildern allerdings nicht aus. Ich hätte jetzt keine Idee wie Du ausschließen kannst, dass feine Risse beim Erstarren entstanden sind, und das heiß befüllt festzustellen wäre irgendwie doof.

Vakuumieren würde ich eher nach dem Anmischen zur Entlüftung, da kann das durchaus helfen, nicht mehr nach dem Befüllen der Form. Ich würde die Form unbedingt oben offen lassen, einfach die Wandung 10 mm nach oben ziehen, dann kannst Du beim Befüllen sehr genau sehen wann Du Deine Bodenstärke erreicht hast und füllst einfach sicherheitshalber noch 2 mm zusätzlich ein. Der offene Boden erleichtert das blasenfreie Befüllen der Form auch ungemein, Du kannst dann den Beton einfach im dünnen Strahl auf den inneren Stempel fließen lassen, von dort läuft er dann als geschlossener "Film" in die Wandungen und verdrängt dort die Luft ohne welche einzuschließen, die dann mühsam entlüften muss.

Ist aber ganz ehrlich ein klassischer Anwendungsfall für eine Krempelform aus Silikon, die auch wirklich kinderleicht herzustellen ist. Wenn Du dazu Tipps brauchst einfach nochmal melden.

Gruß
Martin