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HY führt Sie in den kompletten Druckgussprozess ein (Teil 1)

2024-01-09

Was ist Druckguss?

Druckguss ist ein weit verbreitetes, langfristiges Metallgussverfahren, bei dem geschmolzenes Metall unter einem Druck von 0,7 bis 700 MPa in eine „Form“ geschmolzen wird, wo es zu einem Metallgussstück erstarrt. Druckgussteile, manchmal auch Druckgussteile genannt, werden in Autogehäusen, elektrischen Bauteilen und Spielzeug verwendet.

Beispiel einer Gussform

Die Nichteisenmetalle Aluminium, Zink, Kupfer, Magnesium, Blei und Inconel werden häufig zur Herstellung stabiler, hochwertiger und komplexer Bauteile verwendet. Dem geschmolzenen Metall werden verschiedene chemische Elemente zugesetzt, um die ursprüngliche chemische Zusammensetzung des Metalls zu ändern und so den Anforderungen verschiedener Produktteile gerecht zu werden. Abhängig von der Komplexität, Größe und dem Material des Teils kann das fertige Teil ein einzelner Guss oder mehrere Gussteile sein. Es gibt eine einzelne Kavität, mehrere Kavitäten oder sogar mehrere Kavitäten verschiedener Teile in der Form oder eine Reihe von Formeinheiten, die aus mehreren miteinander kombinierten Formen bestehen.

Die Geschichte der Druckgussformen

Das Verfahren wurde Mitte des 19. Jahrhunderts eingeführt und zunächst zur Herstellung von Teilen für die Druckindustrie eingesetzt. In der Folge hat es sich zu einem der kritischsten Herstellungsprozesse entwickelt. Mit dem Fortschritt der modernen Wissenschaft und Technologie ist es zu einem immer wichtigeren Herstellungsverfahren geworden und wird in der Automobilindustrie häufig eingesetzt.

Wie unten gezeigt, können durch Druckguss Teile mit komplexen Merkmalen und hervorragender Oberflächengüte hergestellt werden. Es kann auch mit anderen Fertigungstechniken wie Blechstanzen, Schmieden und anderen Gussverfahren konkurrieren.

AVor- und Nachteile des Druckgussverfahrens

Vorteile des Druckgusses

Druckgussteile sind günstiger und die produzierte Qualität ist stabil und gleichbleibend. Sie gehören zu den Teilen, die für Massenproduktionsprozesse geeignet sind. Halbautomatische oder vollautomatische Produktionsprozesse senken die Arbeitskosten. Komplexe Präzision kann problemlos gegossen werden, wobei die Teilegrößen zwischen 25 g und 25 kg liegen. Aufgrund des hohen Drucks, der im Prozess angewendet wird, kann die Wandstärke der Teile bis zu 0,38 mm betragen. Da die Metallschmelze an den Formwänden schnell abkühlt, weist das Gussstück eine feinkörnige Kruste auf, die sehr fest und hart ist. Mit zunehmender Wandstärke erhöht sich daher die Festigkeit der Druckgussteile. Lager, die ursprünglich eine Bearbeitung erforderten, wurden ohne zusätzliche Bearbeitung hergestellt und erzeugten direkt eine glatte Oberfläche. HY-Druckguss kann Produkte mit glatten und sauberen Oberflächen mit hoher Geschwindigkeit und nahezu ohne Nachbearbeitung herstellen. Hervorragende Maßhaltigkeit der Teile und gute Oberflächengüte bei - 0,8–3,2 um Ra.

Das Druckgussverfahren wird nicht nur für große Teile eingesetzt, kleinere Teile können auch mit Mehrkavitäten-Druckgussformen oder Mikrodruckguss hergestellt werden.

Nachteile von Druckgussteilen

Aufgrund der hohen Ausrüstungskosten eignen sich Druckgussteile für die Massenproduktion vieler Metalle, nicht jedoch für Metalle und Legierungen mit hohem Schmelzpunkt. Sie eignen sich auch nicht für Eisenmetalle wie Edelstahl, Kohlenstoffstahl und legierten Stahl, die anfällig für Rost sind. Die Formkosten sind hoch und die Lieferzeit des Designs relativ lang. Die Änderung des Teiledesigns ist zeitaufwändig und teuer. Daher erfordert die Prototypenerstellung des Teils die Bestätigung aller Details mit dem Kunden, bevor mit der Druckgussproduktion fortgefahren wird.

Druckgusstyp

Heißkammerverfahren und Kaltkammerverfahren

Die beiden Grundtypen von Druckgussmaschinen sind Warmkammer-Druckgussmaschinen und Kaltkammer-Druckgussmaschinen. Variationen dieser beiden wichtigen Arten von Gießverfahren sind Vakuum-, Extrusions-, Niederdruck- und Halbfest-Druckguss. Je nach Teilematerial, Geometrie, Größe und Komplexität werden unterschiedliche Druckgussverfahren ausgewählt.

Heißkammerverfahren

Das Heißkammerverfahren wird manchmal auch als Heißform- oder Schwanenhalsgussverfahren bezeichnet. Bei diesem Verfahren werden der Kolben und die Kammer des Einspritzmechanismus in ein Bad aus geschmolzenem Metall in einem Metallofen eingetaucht und mit Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet, die die eingetauchte Kolbenbaugruppe nicht chemisch angreifen. Wenn sich die Form schließt, zieht sich der Kolben zurück und öffnet die Kammeröffnung, sodass geschmolzenes Metall in die Kammer fließen kann. Der Kolben dichtet dann die Öffnung ab und drückt dabei geschmolzenes Metall durch den Schwanenhals und die Düse in den Formhohlraum. Nach dem Eintritt in den Formhohlraum wird das geschmolzene Metall unter Druck gehalten, bis es in der Form erstarrt. Aufgrund des höheren Drucks weist das Heißkammerverfahren eine deutlich höhere Produktivität auf als das Kaltkammerverfahren. Warmkammerguss eignet sich besser für die Verarbeitung von Metallen mit niedrigerem Schmelzpunkt, wie zum Beispiel Zinn und Zink sowie Legierungen.

Vorteile des Warmkammer-Druckgusses

1. Es bietet schnellere Produktionsgeschwindigkeiten – bis zu 18.000 Durchläufe pro Stunde für kleinere Teile.

2. Teile mit geringerer Porosität herstellen

3. Das Metall in der Druckgussmaschine kann geschmolzen werden und der Prozess erzeugt weniger Metallabfall

4. Längere Formlebensdauer aufgrund des niedrigen Schmelzpunkts

Nachteile des Warmkammer-Druckgusses

1. Kostengünstig nur für die Massenproduktion

2. Metalle mit hohem Schmelzpunkt können nicht verwendet werden

3. Erfordert einen hohen Druckbereich

4. Die Metallmobilität ist gering, was die Produktkomplexität begrenzt

5. Es können Auswurfspuren und eine kleine Menge Grate auf der Trennlinie der Form zurückbleiben.

Kühlraumprozess

Beim Kaltkammerverfahren wird geschmolzenes Metall in die Schusshülse oder den Kammerteil des Einspritzzylinders gegossen, bevor es in die Form gedrückt wird. Da die Hülse nicht erhitzt wird, spricht man von einem Kaltkammerverfahren. Da der Metallofen in sich geschlossen ist, gibt es keine Korrosionsprobleme.

Der Kaltkammerprozess beginnt, wenn das geschmolzene Material durch das Gießloch vom Ofen in die Einspritzkammer überführt wird. Ein hydraulischer Stößel dichtet dann die Kaltkammeröffnung ab und drückt das unter Druck stehende Metall in den Formhohlraum. Der Druckbereich liegt zwischen 30 MPa und 150 MPa. Das Verfahren wird typischerweise für hochschmelzende Legierungen aus Aluminium, Magnesium und Kupfer verwendet, kann aber auch zum Gießen anderer Metalle, einschließlich Eisenmetalle, eingesetzt werden. Die Temperatur des geschmolzenen Metalls beginnt bei Aluminium und einigen Magnesiumlegierungen bei 600 °C und steigt bei Legierungen auf Kupfer- und Eisenbasis erheblich an.

Vorteile des Kaltkammer-Druckgusses

1. Kann Teile mit höherer Festigkeit herstellen

2. Durch den erhöhten Druck beim Einspritzvorgang ist die Dichte von Metallgussteilen höher

3. Der Nullstand ist nicht leicht zu beschädigen und reduziert die Wartungskosten.

4. Es sorgt für eine überragende Maßhaltigkeit der Teile

5. Der Prozess ist einfach und leicht zu bedienen.

Nachteile des Kaltkammer-Druckgusses

Die Zykluszeiten mechanischer Geräte sind langsamer als beim Warmkammer-Druckguss, was wahrscheinlich auf die Übertragung von Metall vom Ofen in die Kammer zurückzuführen ist. Während dieses Prozesses bleiben die Oxidations- und anderen Verunreinigungen hoch und die Qualität des Endteils ist anfälliger für Verunreinigungen.

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