Aluminiumguss in der CNC-Bearbeitung:Vorteile, Nachteile und Auswahl der besten Methode

Bei der Konstruktion eines bearbeiteten Teils ist dessen Material einer der Hauptüberlegungen. Aluminiumlegierungen werden häufig in der CNC-Bearbeitung für eine Vielzahl von Branchen und Anwendungen verwendet. Bevor es jedoch zu Präzisionsteilen geformt werden kann, muss es zunächst einen von mehreren Gussprozessen durchlaufen. 

Jede Gussmethode bietet einzigartige Vorteile und Überlegungen. Dieser Artikel untersucht die Vor- und Nachteile der CNC-Bearbeitung von Aluminium und bietet einen Überblick über die gängigsten Gusstechniken und warum jede für ein Projekt empfohlen werden könnte. 

Kunden entscheiden sich oft wegen der optischen Attraktivität für Aluminium, da sich damit ein hochglänzendes Finish erzielen lässt. Die meisten Aluminiumlegierungen sind zudem äußerst korrosionsbeständig und erfordern möglicherweise keine Lackierung oder Endbearbeitung. Und natürlich ist Aluminium für sein Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bekannt. Es ist ideal für Anwendungen, die leichte Materialien erfordern, beispielsweise in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie. Da Aluminium leitfähiger ist als die meisten anderen Metallarten (mit Ausnahme von Kupfer), wird es häufig in elektrischen Komponenten und Gehäusen verwendet.

Aus Sicht der CNC-Bearbeitung bietet Aluminium mehrere Vorteile. Es ist einfacher zu bearbeiten, da es leichter zersplittert und im Allgemeinen einfacher zu formen ist, was zu schnelleren Zykluszeiten führt. Außerdem ist beim Endbearbeitungsprozess weniger Entgraten erforderlich. Da es nicht so hart wie Stahl oder Eisen ist, halten die zur Bearbeitung von Aluminium verwendeten Werkzeuge wesentlich länger, bevor sie ausgetauscht werden müssen. Letztendlich erfordert es weniger Arbeitsaufwand und kann eine gute Wahl für großvolumige Teilebestellungen sein.

Potenzielle Nachteile der CNC-Bearbeitung von Aluminium

Obwohl Aluminium ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aufweist, ist es dennoch nicht so stark wie Eisen oder Stahl. Und obwohl Aluminium leicht zu bearbeiten ist, kann es schwieriger sein, es zu schweißen und enge Toleranzen einzuhalten, da es dazu neigt, sich ungleichmäßig zu biegen, wenn es hohen Temperaturen ausgesetzt wird.

Auch die Porosität von Aluminium kann ein Problem sein, und Komponenten mit Einschlüssen, die bestimmten Chemikalien ausgesetzt sind, können schwächer werden, wodurch sie anfälliger für Undichtigkeiten werden. Um solchen Problemen vorzubeugen, müssen die Legierungen richtig ausgewählt und Qualitätskontrollen eingeführt werden. Und wir können die Tatsache nicht ignorieren, dass Aluminium teurer sein kann als Eisen oder Stahl. Anwendungen, die keine leichten Materialien oder hochwertige Oberflächen erfordern, entscheiden sich manchmal für Eisen oder Stahl. Aus diesem Grund wird Eisen häufig in Traktoren und anderen landwirtschaftlichen Geräten verwendet. 

4 gängige Aluminium-Metallgusstechniken 

Die Gussverfahren für Aluminium spielen bei der Auswahl der Legierungsart eine entscheidende Rolle. Hier bei Stecker arbeiten wir neben einigen internationalen Partnern auch mit vielen Gießereien im Herzen des Mittleren Westens zusammen. Rohe Aluminiumlegierungsmaterialien müssen gegossen werden, bevor sie zu den für eine Anwendung erforderlichen Präzisionsteilen verarbeitet werden. Zu den gebräuchlichsten Metallgusstechniken gehören die folgenden:

1. Hochdruck-Druckguss

Beim Druckgussverfahren wird geschmolzenes Aluminium unter hohem Druck in eine Stahlform eingespritzt, das schnell zur endgültigen Form des Teils erstarrt. Die Formen oder Matrizen sind wiederverwendbar und eignen sich daher für große Produktionsläufe.

Warum es wählen? Sie können sich für Hochdruck-Druckguss entscheiden, wenn Sie große Mengen komplexer Teile mit engen Toleranzen und glatter Oberfläche herstellen müssen. Es eignet sich für kürzere Durchlaufzeiten und erfordert weniger Nachbearbeitungsanforderungen.

2. Dauerformguss

Ähnlich wie beim Druckguss wird beim Kokillenguss eine Stahlform verwendet, um Aluminium in die gewünschte Form zu bringen. Der Unterschied besteht darin, dass beim Kokillenguss das geschmolzene Aluminium in die Form gegossen wird und die Form mithilfe der Schwerkraft füllt. Beim Druckguss hingegen wird flüssiges Aluminium mit hohem Druck in die Form eingespritzt. 

Warum es wählen? Der Dauerformguss kann länger dauern als der Druckguss, könnte aber eine gute Wahl für Anwendungen sein, die eine geringere Porosität (glattere Oberflächen) und eine höhere Festigkeit erfordern. 

3. Sandguss

Sandguss ist die häufigste Gussart. Wie der Name schon sagt, wird geschmolzenes Aluminium in eine Sandform gegossen. Nach dem Abkühlen wird die Form entfernt, um das Produkt freizulegen, das zur Endbearbeitung und Endbearbeitung weitergeleitet wird. 

Warum es wählen? Sandguss hat im Vorfeld geringere Werkzeugkosten zur Folge und kann für Bestellungen kleinerer Stückzahlen geeignet sein. Es kann sogar für Prototypen oder große Bauteile verwendet werden, die mit anderen Verfahren nur schwer zu gießen sind. Im Allgemeinen führt Sandguss jedoch zu einer raueren Oberfläche und es ist schwieriger, enge Toleranzen zu erreichen, was möglicherweise eine zusätzliche Bearbeitung und Endbearbeitung erfordert.

4. Verlorener Schaumguss

Beim Lost-Foam-Guss wird ein Schaummuster verwendet, das verdampft, wenn das geschmolzene Aluminium in die Form gegossen wird. Diese Methode ermöglicht die Herstellung komplexer Geometrien und Teile mit Hohlprofilen, ohne dass Kerne erforderlich sind.

Warum sollten Sie es wählen?  Für komplexe Geometrien wird das Gießen mit verlorenem Schaum bevorzugt und erfordert im Allgemeinen nicht so viel Bearbeitung. Es wird häufig für komplizierte Designs mit hohen Toleranzen und größeren Mengen verwendet.

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Bestimmen der zu verwendenden Aluminiumlegierung

Reinaluminium ist ein sehr weiches Material und daher für CNC-Anwendungen ungeeignet. Aluminiumlegierungen lösen dieses Problem, indem sie die Duktilität verbessern. Manchmal bestimmt die Art der Legierung die Art der Gussmethode. Beispielsweise eignen sich 380er- oder 413er-Aluminiumlegierungen am besten für den Hochdruck-Druckguss, können jedoch nicht im Sandgussverfahren hergestellt werden, da ihre Festigkeit dadurch beeinträchtigt wird. Eine 319-Legierung eignet sich am besten für Sandguss, da keine Wärmebehandlung erforderlich ist, was ebenfalls zu niedrigeren Kosten beiträgt. Andere für den Sandguss geeignete Legierungen sind 333 und 356.

Es ist nicht immer einfach zu wissen, welche Aluminiumlegierung man verwenden soll. Ein CNC-Maschinenhersteller empfiehlt möglicherweise eine Art von Aluminiumlegierung oder ein Gussverfahren gegenüber einer anderen, basierend auf der Komplexität des Designs, der erforderlichen Präzision, dem Produktionsvolumen, der Kosteneffizienz oder anderen Faktoren. Um herauszufinden, wie eine CNC-Maschinenwerkstatt mit Ihnen zusammenarbeiten wird, um die nächsten Schritte festzulegen, lesen Sie unseren CNC Machine Shop Guide .

Wenn ein Kunde mit einem Teiledesign zu uns kommt, helfen ihm unsere Bearbeitungsexperten dabei, die idealen und wirtschaftlichsten Materialien und Methoden zu ermitteln. Sie fragen sich, welches Material oder welche Gussmethode für Ihr Design geeignet ist? Kontaktieren Sie noch heute das Team von Stecker für eine kostenlose Beratung und ein kostenloses Angebot.

Über den Autor

Jason hat Spaß daran, Kundenherausforderungen zu lösen. Als VP Business Development ist Jason für die Entwicklung neuer Geschäftsfelder verantwortlich und fungiert als Ansprechpartner für mehrere aktuelle Kunden von SMC. Jason hat in den Bereichen Technik, Produktion und Vertrieb gearbeitet und findet, dass seine größte Stärke darin besteht, Kunden Lösungen für ihre Fertigungsherausforderungen zu bieten.