Aluminiumguss-Techniken: Ein umfassender Vergleich

Aluminium kann durch eine Vielzahl von Verfahren geformt werden, darunter:

• Gießen
• Strangpressen (Extrusion)
• Schmieden (Forging)
• Walzen (Rolling)

Für jede Art von Metall ist Gießen wohl das vielseitigste aller Formgebungsverfahren und ergibt die größte Vielfalt an Teilen. Tatsächlich schätzt das US-Energieministerium, dass über 90 % aller hergestellten Güter Metallgussprodukte enthalten.

Die gleichen Gusstechniken, die für andere Metalle verwendet werden, können auf Aluminium angewendet werden, aber einige der beliebtesten Methoden für Aluminium sind Kokillenguss, Grünsandguss und Druckguss.

Kokillenguss (Permanent Mold Casting)

Kokillenguss beinhaltet die Erstellung einer wiederverwendbaren Form aus Metall mit hoher Schmelztemperatur. Wenn Aluminium gegossen wird, besteht die Form oft aus Grauguss oder Stahl. Zwei Hälften der Form werden verbunden und dann vorgeheizt. Flüssiges Metall wird von einer Gießpfanne gegossen, um die Form zu füllen, und darf erstarren, bis der Guss ausreichend fest ist, um entnommen zu werden. In den meisten Fällen wird der Guss zum Abkühlen entnommen, sobald er erstarrt ist; andernfalls könnte die unnachgiebige Form Defekte verursachen, wenn der Guss abkühlt und sich zusammenzieht. Nach der Entnahme des Gusses kann der Prozess sofort wiederholt werden.

Vorteile des Kokillengusses:

• Da die Form wiederverwendbar ist, können die anfänglichen Werkzeugkosten bei hohen Stückzahlen leicht amortisiert werden
• Hohe Maßgenauigkeit kann erreicht werden, wenn eine präzise bearbeitete Form verwendet wird
• Wiederholbarkeit ist hoch, und zwischen den Güssen ist nur wenig Vorbereitung nötig.

Nachteile des Kokillengusses:

• „Permanente“ Formen halten nicht ewig und müssen möglicherweise mitten in einer großen Serie ersetzt werden
• Unnachgiebige Formen können zu Defekten führen, wenn Güsse nicht rechtzeitig entnommen werden
• Werkzeugkosten sind im Vergleich zum Grünsandguss relativ hoch

Grünsandguss (Greensand Casting)

Grünsandguss ist eine gängige Form des Sandgusses, die feuchten, tongebundenen Sand zur Formherstellung verwendet. Zuerst wird Sand um ein Modell verdichtet, um eine Formkavität zu bilden. Dann wird das Modell entfernt und die Formkavität in eine Halterung gelegt und mit ihrer anderen Hälfte verbunden, ähnlich wie beim Kokillenguss. Anschließend wird flüssiges Metall in die Kavität gegossen. Nachdem der Guss erstarrt ist, wird die Form gebrochen, um den Guss zu entfernen. Der Guss wird dann durch Abschleifen unnötiger Merkmale wie Ansätze und Speiser nachbearbeitet. Viele Einrichtungen können einen hohen Prozentsatz des im Grünsandguss verwendeten Sandes zurückgewinnen.

Vorteile des Grünsandgusses:

• Fast jedes Teil kann mit Grünsand gegossen werden, mit einem breiten Größen- und Gewichtsbereich
• Werkzeug- und Materialkosten sind sehr niedrig

Nachteile des Grünsandgusses:

• Oberflächengüte ist nicht so glatt wie bei anderen Gussverfahren
• Maßgenauigkeit ist ebenfalls niedriger als bei anderen Gussverfahren

Druckguss (Die Casting)

Druckguss ähnelt dem Kokillenguss darin, dass er eine wiederverwendbare Metallform anstelle von Einweg-Sandformen verwendet. Beim Druckguss wird flüssiges Metall jedoch oft unter hohem Druck in die Form eingespritzt. Der hohe Druck führt zu größerer Detailgenauigkeit und feinerer Oberflächengüte im Vergleich zu anderen Gussverfahren, aber die Haltbarkeit von Druckgussteilen kann durch eingeschlossene Lufttaschen beeinträchtigt werden. Während Druckguss für hohe Stückzahlen kleinerer Teile bevorzugt wird, ist die Komplexität von Druckgussteilen begrenzt. Die Konfiguration der Druckgussvorrichtung begrenzt die Vielfalt der einsetzbaren Kerne.

Vorteile des Druckgusses:

• Teile können mit größerer Detailgenauigkeit und überlegener Oberflächengüte gegossen werden
• Formen (Dies), oft aus hochwertigem Werkzeugstahl bearbeitet, halten länger als andere Formen

Nachteile des Druckgusses:

• Anfängliche Werkzeugkosten sind sehr hoch
• Komplexität ist begrenzt, besonders bei Produkten mit Hohlabschnitten
• Gesamte Festigkeit kann durch Porosität und andere Defekte beeinträchtigt werden

Vergleich der Aluminiumgussverfahren

Dieser Beitrag ist ein Auszug aus unserem E-Book Manufacturing with Aluminum: History, Forming Techniques and Best Practices. Klicken Sie unten, um das E-Book kostenlos herunterzuladen.