Druckgussteile:So funktioniert Aluminium-Druckguss

Zuletzt aktualisiert am 28. April 2022 

Es gibt viele Methoden, die seit Jahrhunderten zum Gießen von Metallen verwendet werden. Einige dieser Methoden sind über 5000 Jahre alt. Eines der modernsten und effektivsten Verfahren ist der Druckguss.

Druckguss ist ein Metallgussverfahren, bei dem geschmolzenes Metall in einen Formhohlraum gegossen wird, damit es sich verfestigt und die Form der Form annimmt. Diese Technik der Metallumformung ermöglicht Vielseitigkeit in Bezug auf Größe und Form der Teile, selbst bei komplexen Formen mit inneren Hohlräumen oder Hohlprofilen.

Gießen ist nicht spezifisch für Metalle, es kann auch für nichtmetallische Materialien wie Glas, Keramik und Kunststoff verwendet werden. Die meisten Metalldruckgussteile werden aus Nichteisenmetallen wie Zink, Aluminium, Kupfer, Magnesium und Blei hergestellt. In diesem Artikel werden die Details und Vorteile des Aluminiumdruckgusses erörtert, um Ihnen bei der Auswahl des besten Materials für die Herstellung der gewünschten Aluminiumteile zu helfen.

Aluminium-Druckguss ist eines der am weitesten verbreiteten Verfahren, das in allen wichtigen Industriezweigen zur Herstellung von Luft- und Raumfahrtkomponenten, elektronischen Komponenten und Fahrzeugkomponenten usw. verwendet wird. Lassen Sie uns mehr darüber erfahren, wie Aluminium-Druckguss funktioniert.

Was ist Aluminiumdruckguss?

Aluminium-Druckguss ist ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumteilen, die gut strukturiert oder glatt sind und eine gute Oberflächenveredelung und hohe Dimensionsstabilität aufweisen. Die Gründe, warum Aluminium für den Metallguss verwendet wird, sind folgende:

• Es ist leicht und sehr stabil für komplexe Formen und dünne Wände.

• Es hat eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit.

• Es hat eine gute Korrosionsbeständigkeit.

• Es behält seine Festigkeit bei sehr hohen Temperaturen.

Von den zwei Grundtypen von Druckgussanlagen und -maschinen; den Warmkammer-Druckgussmaschinen und Kaltkammer-Druckgussmaschinen werden Aluminiumgussteile in Kaltkammermaschinen verarbeitet. Da die Festigkeit der Aluminiumlegierung auch bei sehr hohen Temperaturen erhalten bleibt, ist ein hoher Druck erforderlich.

Daher wird das Gussmetall in einem separaten Ofen geschmolzen, bevor es der Kaltkammermaschine zugeführt wird. Die Maschine drückt dann das geschmolzene Metall mit einem Druckkolben in die Form.

Wie funktioniert Aluminium-Druckguss?

Wie bei jedem typischen Druckgussverfahren beinhaltet auch der Aluminiumdruckguss das Gießen von flüssigem Aluminium in eine Form, die Matrizen genannt wird, und lässt es in die gewünschte Form erstarren. Die Druckgussformen bestehen aus mindestens zwei Hälften, um die Entnahme von Gussteilen zu ermöglichen. Die Form der Matrizen beeinflusst die sehr komplexen Formen und komplizierten Merkmale des Gussstücks. Dies ist mehr oder weniger der Kern jeder Wurftechnik.

Der Aluminium-Druckgussprozess lässt sich in die folgenden 9 Schritte unterteilen:

1. Barren aus Aluminiumlegierungen werden hohen Temperaturen ausgesetzt, bis sie schmelzen;

2. Die beiden Werkzeughälften werden gereinigt und geschmiert, bevor sie zusammengeklemmt werden;

3. Die Form für den Guss wird unter Verwendung von zwei Stahlformen vorbereitet, die in die gewünschte Form gebracht und durch eine Druckgusspresse zusammengeklemmt werden;

4. Das geschmolzene Aluminium wird dann mit hohem Druck in den Hohlraum eingespritzt, wodurch es erstarren kann;

5. Der Vorgang des Überführens des geschmolzenen Metalls in eine Kammer vor dem Einspritzen hängt davon ab, ob eine Kaltkammer- oder Heißkammer-Druckgussmaschine verwendet wird;

6. Die Kaltkammer-Druckgussmaschinen werden zum Gießen von Legierungen mit hohen Schmelzpunkten wie Aluminium, Magnesium usw. verwendet. Daher wird der Aluminium-Druckguss mit einer Kaltkammermaschine durchgeführt, bei der das geschmolzene Metall in das Gussteil gegossen wird, anstatt es zu sein von Hydraulikzylindern gepumpt;

7. Man lässt das heiße Gussteil abkühlen und erstarren. Das geschmolzene Metall füllt den Formhohlraum, um die gewünschte Form des Formdesigns anzunehmen;

8. Die beiden Formhälften werden getrennt und das Gussteil wird ausgeworfen;

9. Schließlich wird das überschüssige Material, das an dem Aluminiumguss haftet, durch sekundäre Operationen wie Sägen, Schneiden usw. getrimmt.

Der Aluminiumguss ist eines der schnellsten und präzisesten Druckgussverfahren. Die wiedergewonnene Aluminiummatrize ist gut strukturiert, hat eine hohe Härte, eine gute Korrosionsbeständigkeit und erfordert eine minimale Oberflächenbearbeitung. Die Stahlformen sind im Gegensatz zu den Sandgussformen wiederverwendbar und daher ist der Aluminiumdruckguss das praktikabelste Verfahren für die Massenproduktion von Aluminiumteilen.

Aluminiumlegierungsmaterial für Druckgussteile

Die am häufigsten verwendeten Legierungen für den Aluminiumdruckguss sind A360, A380, A383 und A413. Jede hat ihre eigenen Vorteile und daher hängt die Wahl der Legierung von den Konstruktionsanforderungen ab. Einige der Eigenschaften dieser Legierungen sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Aluminium-Druckgussmaterial	A360	A380	A383	A413
Härte	75	80	75	80
Dehnung (% in 2 Zoll)	2.5	3.5	3.5	2.5
Scherfestigkeit	28	28	–	25
Zugfestigkeit (ksi)	25	23	22	21
Reißfestigkeit (ksi)	44	46	45	43
Wärmeleitfähigkeit	65	56	56	70
Elektrische Leitfähigkeit (% Cu)	30	27	23	31
Dichte (lbs/in3)	0,095	0,099	0,099	0,096

Erfordert Aluminium-Druckguss eine Nachbearbeitung?

Sobald ein Guss aus der Form entfernt wurde , erfordert es dennoch eine Nachbearbeitung, um die ästhetischen und funktionalen Eigenschaften des Teils zu verbessern. Diese letzten Schliffe können dem Bauteil Glanz verleihen, eine hohe Korrosionsbeständigkeit bewirken, die Verschleißfestigkeit erhöhen oder vor Umwelteinflüssen schützen.

Eine Aluminiumform erfordert jedoch nur eine minimale oder gar keine Nachbearbeitung, da sie bereits eine sehr gute Oberflächenbeschaffenheit nach Gussstandards aufweist. Kleinere Unebenheiten auf der Oberfläche können leicht durch Schleifen behoben werden, bei dem ein abrasives Material wie Sand verwendet wird, um die Oberfläche zu glätten.

Andere Veredelungsverfahren wie Kugelstrahlen und Pulverbeschichtung können ebenfalls auf dem Metallteil durchgeführt werden, um die Verschleißfestigkeit zu verbessern bzw. eine Schutzbeschichtung hinzuzufügen.

Vorteile von Aluminium-Druckgussteilen

Aluminiumguss ist weltweit eines der am meisten bevorzugten Gießverfahren. Es ist die wirtschaftlich beste Alternative zu anderen Verfahren. Einige der Hauptgründe, warum Aluminium-Druckgussteile außergewöhnlich gut sind, sind folgende:

-Aluminium ist eine leichte Legierung, die es ermöglicht, leichte Teile herzustellen, ohne ihre Festigkeit zu beeinträchtigen

-Es hat die Vielseitigkeit, dünnwandige einfache oder komplex geformte Teile mit guter Präzision herzustellen

-Alu-Gussteile sind je nach Anforderung gut strukturiert oder glatt

-Da der Prozess sehr schnell ist, ermöglicht er die Herstellung von Zehntausenden von Teilen in kürzerer Zeit und zu geringeren Kosten

-Diese Massenfertigung ist im Gegensatz zu anderen Druckgussverfahren sehr kostengünstig

-Die Teile sind sehr korrosionsbeständig und hervorragende Wärme- und Stromleiter

Aluminiumdruckguss vs. Sandguss vs. Vakuumdruckguss

Die Entscheidung, welches Gießverfahren verwendet werden soll, hängt von den Konstruktionsmerkmalen ab, die für ein bestimmtes Teil erforderlich sind. Es gibt verschiedene Arten von Gießverfahren, jedes mit seinen eigenen einzigartigen Vorteilen des Einspritzsystems, wie Aluminium-Druckguss, Sandguss und Vakuum-Druckguss.

Aluminiumdruckguss

Beim Aluminium-Druckguss wird Aluminium mit hoher Geschwindigkeit unter hohem Druck in den Formhohlraum eingespritzt. Der gesamte Prozess ist sehr effizient und schnell, was ihn ideal für die Massenproduktion macht. Das Gussteil hat eine gute Oberflächenbeschaffenheit und erfordert nur eine minimale Nachbearbeitung. Aufgrund seines geringen Gewichts wird Aluminium weithin für die Herstellung dünnwandiger Teile bevorzugt, ohne deren Festigkeit zu beeinträchtigen.

Aluminium hat einen hohen Schmelzpunkt, es wird in einer Kaltkammer-Druckgussmaschine verarbeitet. Aufgrund der Hochdruckinjektion kann das Gussteil jedoch Gaseinschlüssen ausgesetzt sein, die Porosität verursachen.

Sandguss

Beim Sandguss wird geschmolzenes Metall ohne Druckanwendung in Sandformen gegossen. Es ist das älteste und am häufigsten verwendete kostengünstige Gießverfahren zur Herstellung von Rohlingen oder komplexen Teilen wie Motorblöcken, Kurbelwellen und Zylinderköpfen von Kraftfahrzeugen. Da die Sandform weggesprengt wird, um das Gussteil zu extrahieren, ist dies ein sehr langsamer Prozess und für die Massenproduktion nicht zu bevorzugen.

Vakuumdruckguss

Vakuumdruckguss ist ein fortschrittliches Gießverfahren, bei dem die Flüssigkeit mithilfe eines Vakuums in die Form gesaugt wird. Es ermöglicht das Vermeiden von Lufteinschlüssen in der Kavität und das Entfernen von gelösten Gasen, die Porosität auf der Oberfläche des Teils verursachen.

Vakuum-Druckguss ermöglicht das Gießen von dünnen Abschnitten mit guter Oberflächengüte, was die mechanischen Eigenschaften des Gussstücks verbessert und die Notwendigkeit einer zusätzlichen Bearbeitung für die Endbearbeitung reduziert. Die Dichtungsstruktur der Form ist jedoch komplex und die Kosten des gesamten Prozesses sind hoch.

Designtipps für Druckguss-Aluminiumteile

Um die besten Ergebnisse von Aluminium-Druckgussteilen zu erzielen, müssen einige wichtige Faktoren berücksichtigt werden.

Materialauswahl

Wie oben diskutiert, sind verschiedene Aluminiumlegierungen im Handel erhältlich. Basierend auf Ihren Designanforderungen können Sie unter Berücksichtigung von Eigenschaften wie Härte, Festigkeit, Leitfähigkeit, Schmelzpunkt, Fließfähigkeit und Druckdichtigkeit aus den Legierungen auswählen. Bei der Materialauswahl sollte man sehr sorgfältig vorgehen, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen in ihren Metallteilen.

Bearbeitungszugabe

Damit das Gussstück seine Eigenschaften behält und eine gleichmäßige Dichte hat, muss eine ausreichende Bearbeitungszugabe eingehalten werden. Bearbeitungszugabe ist das entfernbare Material eines fertigen Gussteils. Eine zu kleine Toleranz verursacht Defekte auf der Oberfläche der Metallteile, während eine zu große Toleranz die Durchlaufzeit des Prozesses verlängert. Daher ist eine ausgewogene Dosierung wichtig für optimale Ergebnisse.

Schrumpfung während des Designs

Schrumpfung ist ein wichtiger Konstruktionsaspekt in jedem Herstellungsprozess. Jedes Material, einschließlich Metall, schrumpft während des Kochens oder Erstarrens. Da dickere Bereiche tendenziell stärker schrumpfen als dünnere Bereiche, kann man erwägen, dünnere Bereiche zu einem Teil ihres Designs zu machen, um poröse und unebene Oberflächen zu vermeiden.

Wandstärke

Das Erreichen einer gleichmäßigen Dicke der Aluminiumgusskomponenten ist sehr schwierig. Dünnwandige Gussteile sind sehr gefragt, da sie geringere Materialkosten haben und das Bauteil leicht machen. Ein leichtes Ungleichgewicht in der Gleichmäßigkeit der Dicke dünnwandiger Teile kann jedoch die Festigkeit des Bauteils beeinträchtigen.

Teilstärke

Wie bereits erwähnt, liegen verschiedene Aluminiumlegierungen in einem unterschiedlichen Festigkeitsspektrum. Daher müssen die Legierungen sorgfältig für die erforderliche Bauteilfestigkeit ausgewählt werden. Ein weiterer Faktor, der die Bauteilfestigkeit beeinflusst, ist die Druckgusstechnik. Im Allgemeinen ist Vakuumdruckguss eine ausgezeichnete Option zur Verbesserung der Teilefestigkeit und Minimierung der Oberflächenporosität.

Montageprozess

Es ist wichtig, den Zusammenbau der Teile richtig zu planen, um eventuelle Mängel in der Konstruktion des Gussstücks zu vermeiden. Da sich die Montage einfacher Designs von komplexen Designs unterscheidet, ist es besser, wenn der erforderliche Montageprozess korrekt identifiziert und geplant wird.

Design-Erscheinungsbild

Basierend auf den Anforderungen an das Erscheinungsbild eines Gussbauteils können, wenn die Ästhetik des Bauteils von Bedeutung ist, Veredelungsprozesse wie Galvanisieren, Kugelstrahlen oder Sandstrahlen durchgeführt werden. Diese Techniken verbessern das Aussehen der Komponente, ohne ihre Haltbarkeit und Eigenschaften zu beeinträchtigen.

Schlussfolgerung

Aluminiumdruckguss ist ein sehr praktikables, kostengünstiges und hochpräzises Gießverfahren für die Massenproduktion komplexer Teile. Die Wahl des Materials und des Gießverfahrens hängt von den gewünschten Designeigenschaften ab. Daher müssen alle Aspekte berücksichtigt und effektiv geplant werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

WayKen bietet Druckgussdienstleistungen für jeden Kunden an, um Probleme mit Aluminiumdruckguss zu lösen. Wenn Sie Metallteile (z. B. Aluminiumkomponenten) oder Produktprojekte haben, wenden Sie sich bitte an unser erfahrenes Team.

Häufig gestellte Fragen

Hier finden Sie Antworten auf einige Ihrer am häufigsten gestellten Fragen zum Aluminium-Druckguss.

1. Eignet sich Aluminium gut für den Druckguss?

Ja, Aluminium hat eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und ist korrosionsbeständig. Seine geringe Dichte und die guten mechanischen und thermischen Eigenschaften machen es zu einer guten Legierung für den Druckguss.

2. Wie stark ist Aluminium-Druckguss?

Ein Aluminium-Druckguss ist zwar nicht so stark wie ein Stahlguss, aber im Vergleich zu einem Sandguss und einem Magnesium- oder Zinkguss sehr stark und haltbar.

3. Kann Stahl druckgegossen werden?

Ja. Es ist jedoch ein Eisenmetall und enthält Eisen, weshalb es nicht korrosionsbeständig ist und daher nicht bevorzugt wird.