Präzisionstoleranzen beim Aluminiumguss für Luftfahrt: Leichte, starke Bauteile sicherstellen

Im Streben nach Gewichtsminimierung werden Flugzeugkomponenten wie Verteiler, Adapteranschlüsse und Gehäuse ihrem Designideal angenähert – was aber auch geringere Fertigungsstreuung verlangt. Guss ist ein wichtiger Prozess für Gewichtsreduktion, aber ein gründliches Verständnis der Gus toleranzen ist nötig, um Sicherheitsfaktoren zu wahren.

Aluminium in der Luftfahrt

Aluminium besitzt sehr hohe spezifische Festigkeit – es lässt sich zu leichten, aber starken Teilen verarbeiten. Es widersteht Korrosion und Ermüdung. Moderne Verbundwerkstoffe bieten überlegene Performance, aber mit signifikantem Kostennachteil gegenüber Aluminium. Auch die Verifizierung der strukturellen Integrität von Verbundwerkstoffen kann schwierig sein. Aus diesen Gründen nutzen moderne Luftfahrtstrukturen Aluminium weiterhin umfangreich in gekneteter und gegossener Form.

Aluminium wird fast immer als Legierung eingesetzt. Hauptlegierungselemente: Silizium, Kupfer, Magnesium, Zink. Sie beeinflussen Eigenschaften wie Korrosions- und Ermüdungsbeständigkeit und Gießbarkeit.

Aluminiumlegierungen werden über Seriennummern definiert, die das primäre Legierungselement anzeigen. A356.0 beispielsweise, eine in der Luftfahrt weit verbreitete Legierung, besteht aus 92 % Aluminium und 7 % Silizium, der Rest: Magnesium, Eisen, Kupfer und weitere Elemente.

Aluminiumguss für Luftfahrtanwendungen

Aluminium wird in modernen Flugzeugen umfangreich eingesetzt. Halter, Gehäuse, Gehäusedeckel, Pumpendeckel, Verteiler und Anschlussadapter sind nur einige Anwendungen. Guss ermöglicht das Zusammenfassen von Teilen, die sonst geschweißt oder verschraubt würden. Schrauben können sich lösen und Spiel zulassen. Schweißen mancher Aluminiumlegierungen ist schwierig und erfordert oft zerstörungsfreie Prüfung zur Verifizierung der Fugenintegrität.

Ein Weg zur Gewichtsreduktion: Wanddicken minimieren. Erreicht durch präzise Platzierung von Kernen, die Hohlräume im Endteil bilden. Für qualitativ hochwertige Teile mit engen Toleranzen über lange Serien ist Kernpositionierung ein kritischer Aspekt des Gussprozesses.

Gussverfahren unterscheiden sich in ihrer geometrischen Konsistenz. Manche benötigen Entformungsschrägen zum Lösen der Modelle aus Formen, was Wanddicke erhöht und Zerspanung verkomplizieren kann.

Drei Gussverfahren, die Impro für Luftfahrtteile nutzt:

• Feinguss – Wachsmodell wird mit Keramikschlämme beschichtet zur Formherstellung
• Kokillenguss – verwendet Metallformen, ähnlich Spritzguss oder Druckguss
• Schalenformguss – Formkavität in zwei Hälften durch Beschichten von Metallhalbmodellen mit Sand

Entformungsschrägen

Feinguss benötigt selten Entformungsschrägen am zu gießenden Teil. Hauptgrund: Die Keramikschale wird nach Erstarren vom Metall gebrochen. Zudem sind Entformungsschrägen an Wachsmodellen selten nötig, da diese genug schrumpfen, um leicht aus der Form zu lösen.

Kokillen benötigen üblicherweise 2° Entformungsschräge bei Aluminiumguss für leichtes Lösen. Schalenformguss erfordert 1° für das Lösen des Modells aus der Sandschale.

Gusstoleranzen

Toleranzen werden primär als maximal zulässige oder erwartete Formabweichung pro linearem Zoll definiert. Daraus ergeben sich erreichbare Toleranzen pro Gussverfahren:

• Feinguss – ±0,010" pro Zoll, auf Anfrage engere Toleranzen möglich. Über 3" Länge besser als ±0,020" erreichbar.
• Kokillenguss – ±0,015" für den ersten Zoll, dann ±0,002" pro Zoll
• Schalenformguss – ±0,005" pro Zoll, mit Toleranz ±0,020" über 3" Länge

Unterstützung bei Gussverfahrensauswahl

Luftfahrtteile werden mit engen Toleranzen gefertigt, um die für Gewichtsreduktion nötigen kleinen Sicherheitsfaktoren zu erreichen. Gussverfahren unterstützen Gewichtsreduktion durch Eliminierung unnötigen Materials via Kerne. Hohe geometrische Konsistenz bei Luftfahrtteilen ist essenziell. Zu verstehen, welche Toleranzen verschiedene Gussverfahren erreichen, ist daher entscheidend.

Impro verfügt über umfangreiche Expertise in Feinguss, Kokillenguss und Schalenformguss. Kontaktieren Sie uns heute, um zu erfahren, wie diese Verfahren Ihre Luftfahrtanforderungen unterstützen können.