Druckguss: Ein umfassender Leitfaden zum Metallgussverfahren

Druckguss

Druckguss ist ein Metallgussverfahren, bei dem geschmolzenes Metall unter hohem Druck in eine Form gespritzt wird. Mit dem Druckgussverfahren lassen sich Metallteile herstellen, die präzise bearbeitet werden können und eine hervorragende Oberflächengüte aufweisen. Druckguss ermöglicht auch die Herstellung außergewöhnlicher Teile, bei denen enge Toleranzen direkt aus der Form erforderlich sind. 

Es gibt einen Unterschied zwischen Druckguss, Feingussund Sandguss. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über diese Unterschiede und erhalten einen detaillierten Überblick über das Druckgussverfahren, seine Arten, die für den Druckguss geeigneten Materialien und die Anwendungsmöglichkeiten für Hersteller. 

Was ist das Druckgussverfahren?

Beim Druckgussverfahren wird geschmolzenes Metall in eine Form mit dem Abdruck des gewünschten Teils gepresst. Die Druckgussform besteht aus gehärtetem Werkzeugstahl, der extremen Temperaturen und Drücken standhält.

Zu den wichtigsten Komponenten des Druckgusses gehören: 

• Feste Matrize
• Bewegliche Matrize
• Hohlraum
• Farben
• Matrizeneinsätze
• Einspritzsystem (Kolben)
• Klemmmechanismus

Geschmolzenes Metall wird in einem Industrieofen in der Gießmaschine bis zum Schmelzpunkt oder darüber erhitzt, bis es flüssig wird, und mithilfe eines Hydrauliksystems eingespritzt. Das Hydrauliksystem sorgt für den nötigen Druck, damit das Metall jeden Spalt der Form ausfüllt. Sobald das Metall kalt und erstarrt ist, wird das Gussteil entnommen, das Teil ausgeworfen und die Form für den nächsten Zyklus vorbereitet. 

Schritt-für-Schritt-Druckgussverfahren

Druckgussform

• Formvorbereitung: Vor jedem Druckgusszyklus wird die Form geschmiert oder mit einem Trennmittel besprüht, um das Auswerfen zu erleichtern. Dies reduziert den Verschleiß der Form und sorgt für eine längere Lebensdauer.

• Metallschmelzen: Metalle wie Aluminium, Zink, Magnesium oder andere Materialien werden in einem Ofen (Heißkammer) innerhalb der Gießmaschine geschmolzen, während Metalle mit höheren Schmelzpunkten in externen Öfen (Kaltkammer) geschmolzen werden, um einen gleichmäßigen flüssigen Metallzustand zu erreichen. 

• Einspritzen von geschmolzenem Metall: Geschmolzenes Metall wird unter hohem Druck in die Form eingespritzt. Dadurch wird eine vollständige Füllung des Formhohlraums gewährleistet. 

1. Erstarrung: Das geschmolzene Metall kühlt in der Form schnell ab und bildet ein festes Gussteil, das bei genauer Betrachtung eine feinkörnige Struktur aufweist. 
2. Auswurf: Das Auswerfen und die Endbearbeitung des Teils sind die letzten Schritte im Druckgussverfahren. Das erstarrte Gussteil wird aus der Form genommen. Überschüssiges Material, wie z. B. Gussgrate, wird bei der Endbearbeitung entfernt. Zusätzliche Oberflächenveredelungsverfahren wie Lackieren, Pulverbeschichten oder Eloxieren von Aluminium können die Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit verbessern. 

Arten von Druckguss

Druckguss ist ein vielseitiges Verfahren mit verschiedenen Varianten. Jede Druckgussart eignet sich für bestimmte Materialien und Anwendungen. Zu den wichtigsten Druckgussarten gehören:

Heißkammerdruckguss

Heißkammer-Druckguss eignet sich für Metalle mit niedrigerem Schmelzpunkt. Zu diesen Metallen gehören Zink, Zinn und Magnesium. Der Ofen in der Gießmaschine kann Metall schmelzen und in die Form einspritzen. Die meisten Warmkammer-Druckgussmaschinen verfügen über einen Schwanenhalsmechanismus. 

Der Warmkammer-Druckguss eignet sich ideal für die Massenproduktion mittelgroßer Teile wie Ventile und Armaturen. 

Kaltkammerdruckguss

Kolben zum Einspritzen von Material in das Gussteil

Kaltkammer-Druckguss eignet sich für Metalle mit höheren Schmelzpunkten, wie Aluminium oder Kupferlegierungen. Dabei wird geschmolzenes Metall in einem externen Ofen geschmolzen und in eine Kaltkammer gegossen. Anschließend wird es unter hohem Druck (ca. 20–70 MPa) in die Form gespritzt. 

Der Kaltkammer-Druckguss ist ideal für größere Komponenten wie Motorblöcke und Getriebegehäuse. Niedriger Druck Druckguss eignet sich für Strukturteile. Dabei wird geschmolzenes Metall bei niedrigem Druck (ca. 0.1 bis 1 MPa) in den Formhohlraum gepresst. Der Hauptunterschied besteht darin, dass das geschmolzene Metall aus einem Ofen unterhalb der Form kommt. Niederdruck-Kokillenguss.

Durch Niederdruckguss entstehen Teile mit minimaler Porosität und gleichmäßigen mechanischen Eigenschaften in alle Richtungen. Es wird häufig für den Guss großer Teile wie Aluminiumräder und Strukturkomponenten verwendet. 

Vakuum-Druckguss

Vakuumdruckguss unterscheidet sich von anderen Druckgussarten dadurch, dass beim Gießen der Form die Luft vor dem Einspritzen des geschmolzenen Metalls entfernt wird. Dies geschieht, um die Porosität zu reduzieren und gleichmäßige mechanische Eigenschaften des Gussteils zu erreichen. 

Schwerkraft-Druckguss

Beim Schwerkraft-Kokillenguss (auch Kokillenguss genannt) wird die Form durch die Schwerkraft mit geschmolzenem Metall gefüllt. Dieses Druckgussverfahren ist einfacher und kostengünstiger für kleine bis mittlere Produktionsläufe. 

Schwerkraftdruckguss Das Sandgussverfahren erzeugt Teile mit einer besseren Oberflächengüte als Sandguss. Es wird häufig zum Gießen von Formen für Motorblöcke, Pumpen und Gehäuse in der Automobilindustrie verwendet. Der Hauptunterschied bei diesem Gießverfahren besteht darin, dass kein hoher Druck erforderlich ist. 

Was sind Druckgussmaterialien?

Die Materialauswahl im Druckguss hängt von der Anwendung und den Projektanforderungen ab. Dabei ist die Wahl eines Materials, das sich kostengünstig gießen lässt, entscheidend. 

gemeinsam Druckgussmaterialien Dazu gehören Aluminium-, Zink-, Magnesium- und Kupferlegierungen. 

Aluminiumlegierungen

Aluminiumdruckguss

Aluminiumguss wird aufgrund seines geringen Gewichts und seiner Korrosionsbeständigkeit häufig verwendet. Aluminiumlegierungen wie A380 und A413 sind beliebt Aluminium-Druckguss Materialien aufgrund ihrer Gießbarkeit. Aluminiumlegierungen werden zum Gießen von Automobilkomponenten und elektronischen Gehäusen verwendet, und die Vielseitigkeit von Aluminium macht es zu einer hervorragenden Wahl für den Druckguss. 

Zinklegierungen

Zinklegierungen sind leicht zu gießen und hochduktil. Sie eignen sich zum Plattieren und werden auch wegen ihrer dekorativen Wirkung verwendet. Zinkdruckguss eignet sich für Anwendungen mit hoher Schlagfestigkeit und Abriebfestigkeit. 

Magnesiumlegierungen

Magnesium ist ein leichtes Gussmaterial. Es hat ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und wird häufig im Druckguss verwendet. Einige Autoteile und Sitze werden mit Magnesiumlegierungen um Gewicht zu sparen, ohne die Festigkeit zu beeinträchtigen. 

Kupferlegierungen

Zu den Kupferlegierungen gehören Messing und Bronze, beliebte Materialien aufgrund ihrer Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Diese Materialien werden häufig zur Herstellung von Ventilen und Armaturen verwendet. Kupferlegierungen sind gut bearbeitbar und ästhetisch ansprechend. 

Vorteile des Druckgusses

Druckguss eignet sich hervorragend für die Weiterverarbeitung und Produktion hochwertiger Metallteile. Das Fertigungsverfahren bietet zahlreiche Vorteile.

• Maßgenauigkeit: Druckguss kann Teile mit hoher Maßgenauigkeit produzieren und enge ToleranzenDadurch entfallen viele sekundäre CNC-Bearbeitungsvorgänge. 
• Oberflächengüte: Im Druckgussverfahren lassen sich Oberflächengüten von 1.6 bis 6.3 μm Ra erzielen.
• Hohe Stückzahlen: Druckguss ist ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Metallteilen mit niedrigem Schmelzpunkt, wodurch die Produktion großer Stückzahlen rentabel wird. 
• Dünnwandige Geometrien: Durch Hochdruckspritzguss kann das Material zu dünnen Wänden geformt werden, die komplexe Teile tragen. Die CNC-Bearbeitung dünner Wände kann zu Problemen wie Verzug und Mehrkosten führen. 
• Materialvielfalt: Das Druckgussverfahren eignet sich für verschiedene Materialien, darunter Aluminium-, Zink- und Magnesiumlegierungen.
• Haltbarkeit und Festigkeit: Druckgussteile haben eine gleichmäßige Kornstruktur, die in alle Richtungen Festigkeit verleiht und die mechanischen Eigenschaften sowie die Ermüdungsbeständigkeit verbessert. 

Herausforderungen beim Druckguss

Trotz seiner vielen Vorteile ist das Druckgießen mit einigen Einschränkungen und Herausforderungen verbunden.

• Hohe Anschaffungskosten: Druckgussmaschinen und -materialien erfordern Anfangsinvestitionen und die Bearbeitung der Formen kann teuer sein. 
• Einfachere Materialauswahl: Druckguss ist für Eisenmetalle aufgrund ihrer hohen Schmelztemperaturen ungeeignet. Das bedeutet, dass Sie keine Teile aus hochschmelzenden Legierungen wie Stahl herstellen können. 
• Porosität: Wie bei den meisten Gussverfahren treten auch beim Druckguss Probleme mit der Porosität auf, wenn nur ein geringer Einspritzdruck verwendet wird oder die Form nicht für den vollständigen Fluss des geschmolzenen Metalls ausgelegt ist. 
• Matrizenverschleiß: Das Werkzeug bzw. die Matrize kann mit der Zeit verschleißen und die Herstellung einer neuen Form ist teuer. Falsche Parameter, hohe Temperaturen und hoher Einspritzdruck können die Matrize schnell verschleißen lassen. 

Vergleich von Druckguss, Sandguss und Feinguss

Sandguss

Druckguss ist ein hocheffizientes Metallgussverfahren. Es gibt weitere Gussverfahren wie Sandguss und Feinguss. 

Sandguss

Beim Sandguss wird geschmolzenes Metall in eine Form gegossen. Diese Form besteht jedoch aus Sand und kann später entsorgt werden. Sandguss ist kostengünstiger und flexibler für komplexe Designs. Allerdings ist Sandguss nicht so präzise, ​​da die Maßgenauigkeit und die Oberflächenbeschaffenheit im Vergleich zum Druckguss minderwertig sind. 

Die Herausforderung beim Sandguss besteht darin, dass er aufgrund der erforderlichen Nachbearbeitung und Oberflächenveredelung höhere Kosten verursacht. Sandguss ist sinnvoll, wenn große Teile in kleinen Stückzahlen hergestellt werden müssen. 

Feinguss

Beim Feinguss wird anstelle einer Metallform ein Wachsmodell verwendet. Feinguss ist hochpräzise und ermöglicht die Herstellung komplexer Geometrien mit hervorragender Oberflächengüte. Im Vergleich zum Druckguss ist er zeitaufwändiger und für Gussteile in großen Stückzahlen nicht ideal. 

Anwendungen des Druckgusses

Druckguss wird in vielen Branchen eingesetzt, am häufigsten jedoch in der Automobilindustrie. 

• Verwendung in der Automobilindustrie: Druckguss wird häufig für Motorblöcke, Getriebegehäuse und Getriebegehäuse verwendet. 
• Verwendung in der Luft- und Raumfahrt: Im Druckgussverfahren werden leichte, hochfeste Teile wie Flugzeugzellen und sekundäre Motorkomponenten hergestellt. 
• Möbel: Viele in Massenproduktion hergestellte Möbelstücke werden im Druckgussverfahren hergestellt, insbesondere Stühle mit Metallbeinen oder Sofas mit Metallteilen. 

Druckgussdienste bei Prolean-Tech

Prolean-Tech bietet hochwertige Druckgussdienste für Automobilkomponenten wie Motorteile und Halterungen, Luft- und Raumfahrtteile, die eine hohe Festigkeit und ein geringes Gewicht erfordern, und viele andere Branchen, von der Medizin bis zur Beleuchtung. 

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Fazit

Druckguss ist ein Fertigungsverfahren zur Herstellung hochpräziser Metallteile. Es bietet hohe Maßgenauigkeit und hervorragende Oberflächengüte und eignet sich daher ideal für die Großserienproduktion. 

Druckgussverfahren wie Warmkammer-, Kaltkammer- und Niederdruckguss bieten vielfältige Möglichkeiten für Ihre Projektanforderungen und Ihr Volumen. Druckguss ist ein wichtiger Bestandteil von Metallgussverfahren für hochwertige Teile in der Luft- und Raumfahrt, der Elektronik und der Automobilindustrie.