Was ist Druckguss?

Beim Gießen wird geschmolzenes Metall in eine gewünschte Form gegossen. Eine dieser Formen ist das Druckgießen. Beim Druckgießen wird das geschmolzene Metall in eine Form gepresst, um die gewünschte Endform zu erhalten. Diese Methode ist für ihre Präzision, Zuverlässigkeit und Fähigkeit bekannt, komplizierte Formen mit präzisen Abmessungen zu erzeugen. Der Artikel behandelt Druckguss, seinen Prozess und verschiedene Arten des Gießens. Darüber hinaus werden häufige Mängel untersucht, die im Endguss auftreten können, sowie mögliche Anwendungen des Gießverfahrens. Beginnen Sie also jetzt damit, es zu lernen!

Was ist Druckguss? Entdecken Sie die Bedeutung von Druckguss

Kennst du es? Was bedeutet Druckguss? Das Metallgussverfahren Das Verfahren, bei dem das geschmolzene Metall in eine Druckgussform gepresst wird, nennt man Druckguss. Das Druckgussverfahren für hohe Maße erzeugt Metallprodukte mit präzisen Abmessungen, hochwertigen Oberflächen und hoher Genauigkeit. Es eignet sich gut für die Massenproduktion, da damit komplizierte Teile hergestellt werden können. Diese effiziente und kostengünstige Methode bietet Vielseitigkeit bei der Herstellung einer breiten Palette von Formen und Komponenten und kann optisch ansprechende und langlebige Teile produzieren. Das Verfahren wurde 1838 eingeführt, um bewegliche Lettern für die Druckindustrie herzustellen.

Die Cast-Definition: Warum trägt es diesen Namen?

Die Bedeutung von Druckguss ist, dass „Matrize“ ein gegossenes Wort ist, das „Werkzeug“ bedeutet. Im Gegensatz zu anderen Gussverfahren wie Sandguss und Feinguss, bei denen normalerweise die Hohlräume zerstört werden müssen, um ein einzelnes Teil herzustellen, zeichnet sich Druckguss dadurch aus, dass der Hohlraum während des Gussprozesses erhalten bleibt. Der ursprüngliche Begriff „Matrize“ im Druckguss stammt wahrscheinlich von den Prägewerkzeugen für Münzen, bei denen Metall in einen Hohlraum gepresst wird, um eine exakte Form zu erzeugen.

In Druckgusswerkzeugen verwendete Elemente

Was bedeutet Druckguss? Das Obige hat Ihnen vielleicht eine kurze Einführung gegeben. Wenn Sie nun die Funktionsweise dieses Prozesses verstehen möchten, ist es besser, alle Teile oder Elemente der Maschine zu kennen.  

1. Kolben: Mit diesem Werkzeug wird geschmolzenes Metall in die Druckkammer befördert.

2. Druckkammer: In diesem Bereich wird der Druck des geschmolzenen Metalls erhöht, bevor es durch den Anguss in die Kavität fließt.

3. Anguss: Ein Durchgang, der den Fluss des geschmolzenen Metalls in eine bestimmte Richtung in die Kavität lenkt.

4. Deckel- und Auswerferform: Beim Druckguss werden zwei Formen verwendet – die „Deckelform“ und die „Auswerferform“. Der Punkt, an dem diese Formen aufeinandertreffen, bildet eine Grenze, die als „Trennlinie“ bezeichnet wird. Die Deckelform hält den Anguss, während die Auswerferform die Auswerferstifte und normalerweise den Angusskanal beherbergt, der den Anguss mit der Formhöhle verbindet.

5. Auswerferstifte: Diese Stifte helfen beim Entfernen des Gussteils aus der Form.

Wie funktioniert Druckguss?

Es ist an der Zeit, den Prozess Schritt für Schritt zu erlernen und dabei die Teile oder Elemente zu kennen, die im Prozess verwendet werden. Dies gilt für alle Typen, die im Druckgussverfahren verwendet werden.

• Vorbereitung

Die beiden Matrizen mit der Kavität in der Form des Endteils werden durch Reinigen und Schmieren vorbereitet. Die Reinigung erfolgt durch Bürsten, Waschen mit einer Flüssigkeit und gründliches Trocknen vor dem Auftragen von Schmiermittel.

Das bei diesem Verfahren verwendete Schmiermittel sollte eine Schutzschicht bilden, die einen reibungslosen Metallfluss ermöglicht, das einfache Entfernen des fertigen Gussstücks unterstützt, schnell abkühlt und an der Oberfläche der Form haftet. Schmiermittel mit solchen Eigenschaften umfassen Pflanzenöle, tierische Fette, synthetische Öle und andere schwere Rückstandsöle (HRO).

• Klemmung

Die geschmierten Formen werden mithilfe spezieller Verriegelungsmechanismen fest verschlossen, um Öffnungen zu verhindern, die zum Austreten von geschmolzenem Metall führen könnten. Die erforderliche Klemmkraft variiert je nach Formgröße. Während des Klemmvorgangs enthält die Abdeckform einen Anguss und eine Öffnung, während die Auswerferform mit Auswerferstiften ausgestattet ist. Diese Anordnung ermöglicht die Entnahme des Gussteils nach jedem Zyklus. Die Auswerferstifte werden durch Auswerferstiftplatten verstärkt, um die gleichzeitige Bewegung aller Stifte zu ermöglichen.

• Injektionsprozess

Das geschmolzene Metall wird normalerweise in einem Ofen vorgewärmt, in eine Kammer gegossen und anschließend in die Formhöhle gepresst. Dieser Vorgang wird als Injektion bezeichnet. Die Injektionsmethode kann je nach verwendeter Gusstechnik unterschiedlich sein. Die Injektion erfolgt normalerweise bei konstantem Druck, normalerweise zwischen 10 und 175 MPa, bis das Gussstück erstarrt. Der Injektionsvorgang wird schnell durchgeführt, normalerweise in weniger als 0.1 Sekunden. Jede Verzögerung kann zu einer vorzeitigen Erstarrung des geschmolzenen Metalls führen.

• Abkühlungsprozess

Das eingegossene Metall kann nun in der Kavität abkühlen und erstarren, um die gewünschte Form anzunehmen.

• Auswurfvorgang

Sobald die Erstarrungsphase abgeschlossen ist, werden die Formhälften gelöst und geöffnet. Die Gussteile werden dann vorsichtig entfernt, indem sie mit Auswerferstiften aus der Kavität gedrückt werden. Die Auswerferstifte und die gesamte Einrichtung dieses Verfahrens erleichtern die reibungslose Entnahme der Teile nach jedem Zyklus.

• Beschneiden

Nachdem das erstarrte Teil ausgeworfen wurde, wird sämtlicher Metallschrott aus dem Gussprozess, einschließlich Anguss, Gießkanäle, Gusskanäle und überschüssiges Material, fachmännisch entfernt. Verschiedene Werkzeuge werden eingesetzt, um scharfe Kanten zu glätten, etwaige Unvollkommenheiten zu korrigieren und dem Bauteil seine endgültige Form zu verleihen.

• Fehlerprüfung

Nach der Reinigung des Gussstücks wird vor dem Versand eine umfassende Prüfung durchgeführt, um häufige Mängel zu identifizieren, die während des Gussvorgangs auftreten können. Der Prüfvorgang kann manuelle Methoden wie Sichtprüfungen und physikalische Untersuchungen umfassen oder Maschinen einsetzen, die sowohl interne als auch externe Mängel erkennen können.

Welche Arten des Druckgusses gibt es?

Die beiden am häufigsten klassifizierten Metalldruckgussverfahren sind Hochdruck-Druckguss und Niederdruck-Druckguss. Niederdruck-Druckguss macht etwa 20 % des Leichtmetallgusses aus, am häufigsten wird jedoch Hochdruck-Druckguss verwendet, der etwa 50 % des Leichtmetallgusses ausmacht.

Niederdruck-Druckguss

Niederdruckguss ist ein Verfahren, bei dem anstelle der Schwerkraft niedriger Druck, normalerweise zwischen 20 und 100 kPa (2.9 und 14.5 psi), verwendet wird, um eine Form mit geschmolzenem Metall zu füllen. Es unterscheidet sich vom traditionellen Druckguss und erfordert spezielle Geräte, damit der Prozess funktioniert. Hier ist eine einfache Erklärung der erforderlichen Einrichtung und Ausrüstung:

Zunächst werden Metalllegierungen in einem Schmelzofen auf Gusstemperatur erhitzt. Aluminium beispielsweise muss eine Temperatur von 710-720 Grad Celsius erreichen.

Anschließend gelangt das geschmolzene Metall in einen Warmhalteofen unter der Form, der als Behälter dient, um das flüssige Metall auf der richtigen Gießtemperatur zu halten.

Unter Druck wird das geschmolzene Metall durch ein Steigrohr in die Form gedrückt. Das Metall fließt unter ständigem Druck, bis es im Formhohlraum erstarrt.

Sobald das Metall erstarrt, wird der Druck abgelassen und das übrig gebliebene geschmolzene Metall fließt durch das Steigrohr zurück in den Warmhalteofen zur Wiederverwendung. Schließlich kann das Gussstück leicht entfernt werden, sobald die Form abgekühlt ist.

Vorteile des Niederdruck-Druckgusses

• Hervorragende Festigkeitseigenschaften

• Möglichkeit, mit Sandkernen komplizierte Formen zu erstellen

• Höhere Materialeffizienz, da keine Feeder mehr erforderlich sind

• Präzise Maßhaltigkeit

• Gut geeignet für die Automatisierung

• Vereinfachte Maschinen- und Werkzeugtechnik

Nachteile des Niederdruck-Druckgusses

• Langsamere Gießzyklen

• Mindestwandstärke ca. 3 mm (im Werkzeug)

Hochdruckguss

Beim Druckguss ist ein Teil der Form mit einer festen Maschinenplatte verbunden, während der andere Teil an einer beweglichen Platte auf einem Druckgussmaschine in horizontaler Position. Aufgrund des enormen Drucks beim Gießen – bis zu 1,200 bar – müssen die Bolzen, die die beiden Formhälften verbinden, eine erhebliche Schließkraft aufweisen. Kaltkammer-Druckgussmaschinen werden typischerweise für Aluminiumlegierungen verwendet, da diese einen hohen Schmelzpunkt besitzen. Bei diesem Verfahren ist die Gießvorrichtung vom geschmolzenen Material entfernt angeordnet. Das flüssige Metall wird in eine Schusskammer geleitet und dann durch einen Kolben in die Form gedrückt. Nachdem das Metall abgekühlt und verfestigt ist, werden die beiden Formhälften getrennt und das Gussstück wird mithilfe von Auswerferstiften automatisch aus der Form ausgeworfen.

Vorteile des Hochdruck-Druckgusses

• Kurze Gießzyklen

• Geeignet für dünnwandige Bauteile

• Glatte Oberflächen

• Ideal für die Automatisierung

Nachteile des Hochdruck-Druckgusses

• Hohe Investitions- und Betriebskosten

• Komplizierte, teure Matrizen

• Aufgrund der Inkompatibilität mit Sandkernen beschränkt auf Druckgussteile ohne Hinterschneidungen

• Niedrigere Festigkeitswerte

Defekt beim Druckguss

Die Fehlerprüfung ist der letzte Schritt im Druckgussverfahren. In diesem Abschnitt erfahren Sie, welche häufigen Fehler auftreten und die Gussteile schwächen können.

• Gasporosität

Dies geschieht, wenn sich nach dem Abkühlen im Gussstück Blasen bilden. Auf dem Körper von Druckgussteilen erscheinen sie als Gasporen mit kreisförmiger oder ovaler Form.

• Schrumpfporosität

Diese Art von Porosität entsteht während der Erstarrungsphase, wenn sich Metalllegierungen beim Abkühlen zusammenziehen. Eine falsche Formkonstruktion und das Eingießen von geschmolzenem Metall bei höheren Temperaturen als empfohlen können zu Schrumpfungsporosität führen.

• Einbeziehungen

Dabei handelt es sich um unregelmäßig geformte Hohlräume im Inneren oder auf der Oberfläche des Gussstücks, die aus unerwünschten Elementen wie Sand, Material, Schlacke oder Partikeln von Desoxidationsprodukten im Metallgussteil bestehen.

• Risse

Auf den Oberflächen von Gussteilen entstehen Risse in Form von zufälligen oder linearen Mustern, wenn das Material aufgrund innerer Spannungen bricht. Risse können auch beim Auswerfen des Gussteils entstehen.

• Kalter Verschluss

Dabei handelt es sich um eine Reihe unregelmäßiger Linien auf der Oberfläche. Zu den Gründen für Kaltverformung zählen eine niedrige Schmelztemperatur, langsame Einspritzgeschwindigkeit, ein ineffizientes Angusssystem und schlechte Fließfähigkeit der Legierung.

• Blase

Hochdruckhohlräume entstehen durch eingeschlossene Luft, die sich im geschmolzenen Metall auflöst. Dies geschieht typischerweise beim Auswerfen heißer Teile aus der Matrize.

• Sinkt

Vertiefungen auf der Gussteiloberfläche entstehen durch niedrigen Einspritzdruck, ungleichmäßige Wandstärke, örtliche Überhitzung der Form und kurze Druckhaltezeiten.

• Heiße Träne

Heißrisse entstehen durch die thermische Kontraktion des Gussmaterials. Eine falsche Angussplatzierung, hohe Gießtemperaturen und ein fehlerhafter Erstarrungsprozess sind die Ursache für Heißrisse.

Anwendungsbeispiele für Druckguss

Mit dem Druckgussverfahren lassen sich verschiedene Teile und Komponenten herstellen, die wirklich einzigartig und hochfunktional sind. Nachfolgend sind einige Anwendungen des Verfahrens aufgeführt:

• Luft- und Raumfahrt: Verschiedene Komponenten wie Motoren, Sitze, Innenausstattung und Cockpit-Bedienelemente werden im Aluminiumdruckgussverfahren hergestellt.

• Spielzeug: Früher wurden viele Spielzeuge aus Zinkdruckgusslegierungen wie ZAMAK (früher MAZAK) hergestellt, eine Methode, die trotz der Dominanz von Kunststoffen in der Branche noch immer weit verbreitet ist.

• Automobilindustrie: Sowohl Autoteile für Verbrennungsmotoren (ICE) als auch für Elektrofahrzeuge (EV) werden im Automobil-Druckgussverfahren hergestellt, darunter wichtige Motorkomponenten, Getriebe-/Differentialgehäuse, Fahrzeugräder, Thermostatgehäuse, Aufhängungsteile, innere Strukturelemente und mehr.

• Möbel: Stuhlbeine, Zierelemente und Verbindungselemente werden im Möbeldruckgussverfahren hergestellt.

• Konsumgüter: Druckguss wird zur Herstellung von Wärmeverteilungsgehäusen, Gehäusen sowie dekorativen und strukturellen Komponenten für Konsumgüter eingesetzt.

Richconn: Ihr Druckguss-Partner

Wenn Ihr Projekt Genauigkeit, reines Gussteil und hervorragende Materialeigenschaften erfordert, sollte das Druckgussverfahren ganz oben auf Ihrer Liste stehen. Die Auswahl des richtigen Verfahrens erfordert Fachwissen und Verständnis. Daher ist es ratsam, sich frühzeitig von Fachleuten beraten zu lassen.

Richconn ist bereit, Sie bei Ihren Fertigungsanforderungen zu unterstützen und bietet Druckguss-Dienstleistungen sowie verschiedene andere Fertigungslösungen wie CNC-Bearbeitung, 3D Druckund Blechbearbeitung. Verlassen Sie sich auf unser erfahrenes Ingenieurteam und unsere Einrichtungen, um Ihre Anforderungen zu erfüllen.

Sie können noch heute ein Angebot anfordern, indem Sie Ihre Designdateien an folgende Adresse senden: Richconn, das ausführlichere Informationen zur Druckgusstechnik liefert, einschließlich Verfahren, Materialien, Oberflächenbeschaffenheit, Anwendungen und Kosten.