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

Beim Design eines bearbeiteten Teils ist eine der Hauptüberlegungen sein Material. Aluminiumlegierungen werden in der CNC-Bearbeitung für eine Vielzahl von Branchen und Anwendungen häufig verwendet. Doch bevor sie zu Präzisionsteilen geformt werden können, müssen sie zunächst einen von mehreren Gussprozessen durchlaufen.

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

Kunden wählen Aluminium oft wegen seiner optischen Attraktivität, da es ein hochglänzendes Finish erreichen kann. Die meisten Aluminiumlegierungen sind auch hochgradig korrosionsbeständig und erfordern möglicherweise keine Lackierung oder Nachbearbeitung. Und natürlich ist Aluminium bekannt für sein Festigkeits-Gewichts-Verhältnis; es ist ideal für Anwendungen, die leichte Materialien erfordern, wie in der Auto- und Luftfahrtindustrie. Da Aluminium leitfähiger ist als die meisten anderen Metalle (mit Ausnahme von Kupfer), wird es oft in elektrischen Komponenten und Gehäusen verwendet.

Aus Sicht der CNC-Bearbeitung hat Aluminium mehrere Vorteile. Es ist leichter zu bearbeiten, da es leichter spannt und generell leichter zu formen ist, was zu schnelleren Zykluszeiten führt. Es erfordert auch weniger Entgraten während der Nachbearbeitung. Da es nicht so hart ist wie Stahl oder Eisen, halten die zum Bearbeiten von Aluminium verwendeten Werkzeuge dramatisch länger, bevor sie ersetzt werden müssen. Am Ende erfordert es weniger Arbeitsaufwand und kann eine gute Wahl für hohe Stückzahlen sein.

Potenzielle Nachteile der CNC-Bearbeitung von Aluminium

Obwohl Aluminium ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis aufweist, ist es dennoch nicht so stark wie Eisen oder Stahl. Und obwohl Aluminium leicht zu bearbeiten ist, kann es schwieriger zu schweißen sein und enge Toleranzen zu halten, da es bei hohen Temperaturen ungleichmäßig zu verformen neigt.

Die Porosität von Aluminium kann ebenfalls ein Problem sein, und Komponenten mit Einschlüssen, die bestimmten Chemikalien ausgesetzt sind, können schwächer werden und dadurch leckanfälliger sein. Legierungen müssen ordnungsgemäß ausgewählt und Qualitätskontrollen eingeführt werden, um solche Probleme zu vermeiden. Und wir können nicht ignorieren, dass Aluminium teurer sein kann als Eisen oder Stahl. Anwendungen, die keine leichten Materialien oder hochwertigen Oberflächen erfordern, greifen manchmal auf Eisen oder Stahl zurück. Deshalb sieht man oft Eisen in Traktoren und anderen Landmaschinen.

4 Gängige Aluminiumguss-Techniken

Die Gussmethoden für Aluminium spielen eine entscheidende Rolle bei der Auswahl der Legierungsart. Hier bei Stecker arbeiten wir mit vielen Gießereien im Herzen des Mittleren Westens sowie einigen internationalen Partnern zusammen. Rohaluminiumlegierungen erfordern Guss, bevor sie zu den für eine Anwendung erforderlichen Präzisionsteilen bearbeitet werden. Die gängigsten Metallguss-Techniken umfassen:

1. Hochdruck-Druckguss

Beim Druckguss wird flüssiges Aluminium unter hohem Druck in eine Stahlform eingespritzt, die schnell in die endgültige Form des Teils erstarrt. Die Formen, oder Kokillen, sind wiederverwendbar, was sie für große Produktionsserien geeignet macht.

Warum wählen? Sie könnten sich für Hochdruck-Druckguss entscheiden, wenn Sie große Mengen komplexer, eng tolerierter und glatt oberflächiger Teile produzieren müssen. Es eignet sich für schnellere Durchlaufzeiten und hat weniger Nachbearbeitungsanforderungen.

2. Kokillenguss

Ähnlich wie beim Druckguss verwendet der Kokillenguss eine Stahlform, um Aluminium in eine gewünschte Form zu bringen. Der Unterschied ist, dass beim Kokillenguss das flüssige Aluminium in die Form gegossen wird und diese durch Schwerkraft füllt. Beim Druckguss hingegen wird flüssiges Aluminium unter hohem Druck in die Form eingespritzt.

Warum wählen? Kokillenguss kann länger dauern als Druckguss, aber er könnte eine gute Wahl für Anwendungen sein, die weniger Porosität (glattere Oberflächen) und höhere Festigkeit erfordern.

3. Sandguss

Sandguss ist die häufigste Gussart. Wie der Name andeutet, wird flüssiges Aluminium in eine Sandform gegossen. Nach dem Abkühlen wird die Form entfernt, um das Produkt freizulegen, das zur endgültigen Bearbeitung und Nachbearbeitung weitergeleitet wird.

Warum wählen? Sandguss hat niedrigere Vorlaufkosten für Werkzeuge und kann für Kleinmengen geeignet sein. Er kann sogar für Prototypen oder große Komponenten verwendet werden, die mit anderen Methoden schwer zu gießen sind. Im Allgemeinen ergibt Sandguss jedoch eine rauhere Oberfläche und es ist schwieriger, enge Toleranzen zu erreichen, was potenziell zusätzliche Bearbeitung und Nachbearbeitung erfordert.

4. Lost-Foam-Guss (Vollformguss)

Beim Lost-Foam-Guss verdampft ein Schaummodell, wenn das flüssige Aluminium in die Form gegossen wird. Diese Methode ermöglicht komplexe Geometrien und Teile mit Hohlräumen ohne den Bedarf an Kernen.

Warum wählen? Lost-Foam-Guss wird für komplexe Geometrien bevorzugt und erfordert generell weniger Bearbeitung. Er wird oft für komplexe, eng tolerierte Designs in größeren Mengen gewählt.

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Bestimmung der zu verwendenden Aluminiumlegierung

Reines Aluminium ist ein sehr weiches Material, was es für CNC-Anwendungen ungeeignet macht. Aluminiumlegierungen beheben dieses Problem durch Verbesserung der Duktilität. Manchmal bestimmt die Legierungsart die Gussmethode. Beispielsweise sind die Aluminiumlegierungen 380 oder 413 am besten für Hochdruck-Druckguss geeignet, können aber nicht sandgegossen werden, da ihre Festigkeit beeinträchtigt würde. Eine 319er Legierung eignet sich am besten für Sandguss, da sie keine Wärmebehandlung erfordert, was auch zu niedrigeren Kosten beiträgt. Andere für Sandguss geeignete Legierungen sind 333 und 356.

Zu wissen, welche Aluminiumlegierung zu verwenden ist, ist nicht immer eindeutig. Ein CNC-Bearbeitungsunternehmen könnte eine Legierung oder Gussmethode gegenüber einer anderen empfehlen, basierend auf der Komplexität des Designs, der erforderlichen Präzision, der Produktionsmenge, der Kosteneffizienz oder anderen Faktoren. Um zu erfahren, wie eine CNC-Werkstatt mit Ihnen zusammenarbeitet, um die nächsten Schritte zu bestimmen, schauen Sie sich unseren CNC-Werkstatt-Leitfaden an.

Wenn ein Kunde mit einem Teiledesign zu uns kommt, helfen unsere Bearbeitungsexperten ihnen, die idealen und wirtschaftlichsten Materialien und Methoden zu bestimmen. Fragen Sie sich, welche Materialart oder Gussmethode für Ihr Design geeignet ist? Kontaktieren Sie das Team von Stecker für eine kostenlose Beratung und ein Angebot noch heute.

Über den Autor

Jason löst gerne Kundenherausforderungen. Als VP Business Development ist Jason für die Entwicklung neuer Geschäfte sowie als Ansprechpartner für mehrere aktuelle Kunden von SMC verantwortlich. Jason hat in den Bereichen Engineering, Produktion und Vertrieb gearbeitet und findet, dass seine größte Stärke darin liegt, Kunden Lösungen für ihre Fertigungsherausforderungen zu bieten.