Was ist Druckguss? Druckgussprozess und Überblick

„Die Vielseitigkeit des Druckgusses ist bemerkenswert. Es eignet sich für eine Vielzahl von Metallen, darunter Aluminium, Zink, Magnesium und Kupferlegierungen. Diese Anpassungsfähigkeit macht es zu einem Prozess der Wahl für Branchen, die leichte und dennoch stabile Komponenten benötigen.“

Gießen ist eine der ältesten Fertigungstechnologien für Metall- und Legierungsteile. Die Geschichte des Gusses lässt sich bis in die Bronzezeit zurückverfolgen. Zu dieser Zeit handelte es sich um eine Technologie zur Herstellung von Werkzeugen für den Menschen. Dann entwickelt es sich kontinuierlich weiter und Druckguss ist eine der weiterentwickelten Formen des Gießens. Aber, Was ist Druckguss? Es handelt sich um eine Fertigungstechnologie für Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt. Dabei wird das geschmolzene Metall durch Einspritzen in eine Form geformt und anschließend abgekühlt.  

In diesem Artikel werden die verschiedenen Aspekte des Druckgusses, Prozesse, Materialien, Vor- und Nachteile, Anwendungen und mehr erörtert.

Was ist Druckguss?

Druckguss ist ein hocheffizientes und vielseitiges Herstellungsverfahren. Es ist bekannt für seine Präzision bei der Herstellung hochwertiger, komplexer Metallteile mit bemerkenswerter Genauigkeit und Konsistenz. Bei diesem Verfahren wird geschmolzenes Metall unter hohem Druck in Stahlformen bzw. -formen eingespritzt "stirbt," die dann abgekühlt werden, um feste Metallteile zu bilden. 

Druckgussformen und Teile

Die Form oder Matrize wird aus gehärtetem Werkzeugstahl hergestellt, der zwei Formhälften umfasst, um die Metallflüssigkeit zu formen. Es funktioniert während des Prozesses ähnlich wie eine Spritzgussform. Sobald das geschmolzene Metall abgekühlt und erstarrt ist, ergibt das Öffnen der Formhälften und das Auswerfen das endgültige Teil oder Produkt.  

Darüber hinaus können durch Druckguss Teile mit engen Toleranzen, hervorragender Oberflächengüte und minimalem Bearbeitungsaufwand hergestellt werden. Die Maßhaltigkeit und Stabilität von Druckgussteilen ist überlegen. Darüber hinaus ermöglicht Druckguss die Integration von Merkmalen wie Außengewinden und komplizierten Innengeometrien. Dadurch wird der Bedarf an zusätzlicher Montage und Bearbeitung reduziert.

Was sind die Druckgussmaterialien?

Die Wahl des Metalls bestimmt die Gesamteigenschaften und andere Merkmale von Gussteilen. Daher finden Sie eine große Auswahl an Metalloptionen, die Sie je nach Ihren Anforderungen und der endgültigen Anwendung des gewünschten Teils oder Produkts auswählen können.

1. Aluminium

Aluminium ist aufgrund seines hervorragenden Gleichgewichts zwischen Festigkeit, Gewicht und Korrosionsbeständigkeit eines der beliebtesten Materialien für den Druckguss. Aufgrund seiner leichten und dennoch robusten Beschaffenheit eignet es sich ideal für Automobilteile wie Motorblöcke und Fahrwerkskomponenten, Luft- und Raumfahrtkomponenten, Gehäuse für Elektronik und Küchengeräte. 

• Alloy380: Es bietet die beste Kombination aus Guss-, mechanischen und thermischen Eigenschaften.
• Alloy383 (ADC12): Leichter zu gießen, aber mit etwas schlechteren mechanischen Eigenschaften.
• Alloy360: Bietet hohe Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit.

Allerdings ist Aluminium teurer als einige andere Druckgussmetalle und kann unter bestimmten Bedingungen zu Schrumpfung und Heißrissbildung neigen.

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2. Zink

Zink wird wegen seiner Fähigkeit zur Herstellung von Druckgussteilen mit engen Toleranzen, dünnen Wänden und hervorragenden Oberflächengüten bevorzugt. Es gilt weitgehend für die Automobil-, Hardware- und Konsumgüterbranche. Der Grund dafür ist die hohe Festigkeit, ausgezeichnete Duktilität und Schlagzähigkeit von Zink. 

• Zamak 3: Die am häufigsten verwendete Zinklegierung aufgrund ihrer hervorragenden Ausgewogenheit der Eigenschaften.
• Zamak 5: Ähnlich wie Zamak 3, jedoch mit verbesserter Festigkeit und Härte.
• ZA-8: Diese Legierung bietet die beste Kriechleistung unter den Zinklegierungen.

Allerdings hat Zink im Vergleich zu Aluminium eine höhere Dichte, was zu schwereren Teilen führt. Außerdem schränkt es die Leistung bei hohen Temperaturen ein und schränkt den Einsatz in Anwendungen mit extremer Hitze ein.

3. Magnesium

Magnesium ist das leichteste Strukturmetall, das ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bietet. Dies kommt häufig in der Automobil- und Elektronikindustrie vor, wo Gewichtsreduzierung Priorität hat. Daher haben Magnesiumlegierungen gute Dämpfungseigenschaften und absorbieren Vibrationen effektiv.

• Legierung Z91D: Bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
• Legierung M60B: Bevorzugt für Anwendungen, die eine hohe Dehnung und Schlagfestigkeit erfordern.
• Legierung S41: Bietet gute Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen.

Allerdings erfordert die Entflammbarkeit beim Schmelzen besondere Handhabungs- und Sicherheitsmaßnahmen beim Magnesiumdruckguss. 

4. Kupfer

Kupferdruckguss wird für Anwendungen gewählt, die eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit, Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit sowie mechanische Eigenschaften erfordern. Es wird häufig in elektrischen Komponenten, Kühlkörpern und Automobilanwendungen verwendet.

• C87850: Eco Brass, bekannt für seine hervorragende Bearbeitbarkeit und gute Festigkeit.
• C86200: Manganbronze, verwendet für hochfeste Anwendungen.
• C86300: Bietet eine hohe Verschleißfestigkeit und ist für Hochleistungsanwendungen geeignet.

Darüber hinaus könnte das Gießen von Kupfer aufgrund der hohen Schmelztemperatur und der hohen Materialeigenschaften schwieriger sein.

Druckgussteile aus Kupfer

5. Messing

Messing, eine Kupfer-Zink-Legierung, ist bekannt für seine akustischen Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Ästhetik. Es wird häufig in Sanitärarmaturen, Dekorationsgegenständen und Musikinstrumenten verwendet. Messingdruckguss wird besonders für die Herstellung von Bauteilen geschätzt, die von der dekorativen Oberfläche und den mechanischen Eigenschaften der Legierung profitieren.

• Legierung C36000: Diese Legierung ist für ihre hervorragende Bearbeitbarkeit bekannt und wird häufig für komplizierte Teile verwendet, die eine detaillierte Bearbeitung erfordern.
• Legierung C38000: Aufgrund seiner guten Guss- und Bearbeitungseigenschaften wird es häufig in Architekturbeschlägen und Zieranwendungen eingesetzt.
• Legierung C85700: Bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit und eignet sich für Schiffsarmaturen und Dekorationsgegenstände.

Trotz seiner Vorteile muss bei Messing auf die Zinkverdunstung und den potenziellen Bleigehalt geachtet werden, was eine sorgfältige Legierungsauswahl und -handhabung erfordert. 

6. Zinn

Zinn, das häufig in Legierungen verwendet wird, zeichnet sich durch seinen niedrigen Schmelzpunkt aus und eignet sich daher ideal zum Gießen komplizierter Formen und Details. Druckgusslegierungen auf Zinnbasis werden aufgrund ihrer hervorragenden Fließfähigkeit ausgewählt und ermöglichen die Herstellung detaillierter Teile ohne die Gefahr von Heißrissen.

• Legierungs-Babbitt: Die Babbitt-Legierung ist für ihre hervorragenden Lagereigenschaften bekannt und wird in Anwendungen eingesetzt, die geringe Reibung und hohe Verschleißfestigkeit erfordern.
• Legierungszinn: Eine Legierung auf Zinnbasis mit Antimon und Kupfer, die für ein Hochglanzfinish für Dekorationsgegenstände, Auszeichnungen und Sammlerstücke sorgt.
• Legierung ASTM B339-00: Wird zum Gießen von Teilen verwendet, die eine gute Duktilität und Bearbeitbarkeit erfordern, wie z. B. Zahnräder und Armaturen.

Die größte Herausforderung bei Zinn im Druckguss ist seine Anfälligkeit für Oxidation und Whisker-Wachstum im Laufe der Zeit. Dies kann die Haltbarkeit und elektrische Leitfähigkeit der Druckgussteile beeinträchtigen.

Wie funktioniert Druckguss? Der Prozess

Der Druckgussprozess verwandelt geschmolzenes Metall in komplizierte Formen mit außergewöhnlicher Detailtreue und Konsistenz. Lassen Sie uns den Prozess in acht detaillierte Schritte unterteilen, da jeder Schritt eine entscheidende Rolle bei der Herstellung hochwertiger Druckgussteile spielt.

Druckgussverfahren 

Schritt 1: Entwerfen der Form

Es beginnt mit dem Entwurf einer Druckgussform (Matrize genannt), die auf die Herstellung des gewünschten Bauteils zugeschnitten ist. Das typische Material für Formen ist Edelstahl, da dieser den extremen Bedingungen des Druckgusses, einschließlich hoher Temperaturen und Drücke, standhält. Der Designprozess nutzt häufig fortschrittliche CAD-Software (Computer-Aided Design). Es ermöglicht dem Designer, jedes Detail der Form zu planen.  

Anschließend Präzisionsbearbeitung mit EDM und CNC-Bearbeitung erstellt eine Form, die für den Gießvorgang bereit ist. Dieser erste Schritt ist von grundlegender Bedeutung, da die Qualität und Genauigkeit der Form direkten Einfluss auf die Präzision und Details des Endprodukts haben.

Schritt 2: Vorbereiten des Metalls

Sobald die Gussform fertig ist, wird das Metall für den Guss vorbereitet. Aluminium-, Magnesium- oder Zinklegierungen sind aufgrund ihrer guten Gießeigenschaften gängige Werkstoffe. Anschließend wird das Metall in einem Hochtemperaturofen geschmolzen, bis es flüssig ist.

Schritt 3: Einspritzen des geschmolzenen Metalls

In dieser entscheidenden Phase wird die Metallschmelze unter hohem oder niedrigem Druck in die Form eingespritzt. Dann füllt Metall den gesamten Formhohlraum, sogar die kompliziertesten Details, bevor es abzukühlen und zu erstarren beginnt. 

Hier sind Präzision und Geschwindigkeit von entscheidender Bedeutung, um die Fließfähigkeit des Metalls aufrechtzuerhalten und Fehler im Endprodukt zu verhindern. Dieser Schritt veranschaulicht die Fähigkeit des Druckgussverfahrens, komplexe Teile mit hoher Effizienz herzustellen.

Schritt 4: Abkühlen und Verfestigen

Nach dem Einspritzen beginnt das Metall in der Form schnell abzukühlen und zu erstarren. Die Abkühlphase wird sorgfältig gesteuert, um eine gleichmäßige Erstarrung zu gewährleisten und das Risiko von Schrumpfung, Verformung oder inneren Spannungen, die die Integrität des Teils beeinträchtigen könnten, zu minimieren. Die Dauer des Abkühlvorgangs hängt von der Größe, Dicke und dem verwendeten Metall des Teils ab, was die Notwendigkeit einer präzisen Kontrolle des Druckgussprozesses unterstreicht.

Schritt 5: Öffnen der Form

Sobald das Metall vollständig erstarrt ist, wird die Form geöffnet, um das neu geformte Teil freizulegen. Dieser Schritt erfordert Präzisionsmaschinen, um die Formhälften zu trennen, ohne die komplizierten Details des erstarrten Metalls zu beschädigen. Die Leichtigkeit, mit der sich die Form öffnet und das Teil freigibt, hängt häufig vom Formdesign und den vor dem Gießen angewendeten Trennmitteln ab, was die Bedeutung der ersten Formvorbereitungsphase unterstreicht.

Schritt 6: Auswerfen des Gussteils

Das Auswerfen des Gussteils aus der Form ist ein heikler Vorgang, der durch einen in die Druckgussmaschine integrierten Auswurfmechanismus erleichtert wird. Dieser Mechanismus übt eine kontrollierte Kraft aus, um das Teil aus der Form zu entfernen und sicherzustellen, dass es ohne Beschädigung gelöst wird. Die Kraft und die Methode des Auswerfens werden auf der Grundlage der Teilegeometrie und des Formdesigns kalibriert und verdeutlichen den maßgeschneiderten Ansatz, der beim Druckguss erforderlich ist.

Schritt 7: Trimmen und Reinigen

Nach dem Auswerfen wird das Teil beschnitten und gereinigt, um überschüssiges Material wie Grate oder Läufer zu entfernen. Dieser Schritt wird auch als Luftablassen bezeichnet. Dies ist entscheidend für die Erzielung der präzisen Abmessungen und glatten Oberflächen, die für das Endprodukt erforderlich sind. Das Zuschneiden und Reinigen verbessert nicht nur die Ästhetik des Teils, sondern stellt auch sicher, dass es die strengen Toleranzgrenzen einhält, die für die beabsichtigte Anwendung erforderlich sind.

Schritt 8: Feinschliff

Der letzte Schritt besteht darin, dem Teil den letzten Schliff zu geben, etwa Schleifen, Polieren oder Oberflächenbehandlungen wie Eloxieren oder Pulverbeschichten anzuwenden. Diese Veredelungsprozesse verbessern das Erscheinungsbild des Teils und verbessern seine Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit.

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Arten von Druckguss

Es gibt zwei Hauptarten des Druckgusses: Heißkammer-Druckguss und Kaltkammer-Druckguss. Der Unterschied besteht darin, ob die Heizvorrichtung an der Gießmaschine angebracht ist oder nicht. 

Heißkammer- vs. Kaltkammer-Druckguss

Heißkammerdruckguss

Es ist für seine Effizienz und schnelle Produktionsfähigkeit bekannt, insbesondere für Metalle mit niedrigen Schmelzpunkten wie Zink, Magnesium und Bleilegierungen. Dieser Prozess beinhaltet die Integration eines Schmelztiegels in die Gießmaschine selbst. Folglich ermöglicht der Schmelztiegel oder Ofen eine direkte Einspritzung des geschmolzenen Metalls in die Gussform durch einen Schwanenhalsmechanismus. 

Dadurch wird der Gießvorgang beschleunigt und die Gesamteffizienz gesteigert. Als nächstes sind die Hauptvorteile eine hohe Produktionsgeschwindigkeit, eine geringere Materialverschwendung und die Fähigkeit, Teile mit komplizierten Geometrien und dünnen Wänden herzustellen.

Kaltkammerdruckguss

Im Gegensatz dazu eignet sich der Kaltkammer-Druckguss für Metalle mit höheren Schmelzpunkten, wie etwa Aluminium- und Kupferlegierungen. Bei diesem Verfahren wird das Metall in einem separaten Schmelzofen geschmolzen, bevor es in die Kaltkammermaschine eingespritzt wird. Währenddessen treibt ein hydraulischer oder mechanischer Kolben das geschmolzene Metall in die Form. Dieser zusätzliche Schritt der Überführung des geschmolzenen Metalls in die Kaltkammermaschine verlängert den Prozess im Vergleich zum Warmkammerformen. Daher eignet es sich besser für größere, schwerere Gussteile, die Materialien mit höheren Schmelzeigenschaften erfordern. 

Der entscheidende Vorteil des Kaltkammer-Druckgusses ist die Möglichkeit, Teile mit hoher Festigkeit und ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit herzustellen. Trotz seiner Vielseitigkeit bei Metallen mit hohem Schmelzpunkt weist das Verfahren langsamere Zykluszeiten und höhere Betriebskosten auf. 

Welche Druckgussvarianten gibt es?

Bei den Druckgussvarianten handelt es sich um unterschiedliche Anpassungen und Modifikationen des grundlegenden Druckgussprozesses, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern, spezifische Anforderungen zu erfüllen oder einzigartige Herstellungsherausforderungen zu bewältigen. Die Variationen verändern hauptsächlich den Einspritzmechanismus, die Druckniveaus oder den Zustand des Metalls während des Gießens. Dadurch können Sie die gewünschten Ergebnisse erzielen, die auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten sind. 

Im Folgenden sind die typischen Variationen im Druckgussverfahren aufgeführt.

1. Vakuumdruckguss

Diese Variante konzentriert sich auf die Minimierung von Lufteinschlüssen und Porosität im endgültigen Gussstück. So können wir dichte Bauteile herstellen, indem wir vor und während des Einspritzens von geschmolzenem Metall Luft aus dem Formhohlraum evakuieren. Beim Vakuumdruckguss entstehen Teile mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und einer hervorragenden Oberflächenbeschaffenheit aufgrund der verringerten Porosität. Der Bedarf an zusätzlicher Ausrüstung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Vakuums erhöht jedoch die Komplexität und die Kosten.

Anwendungen: Komponenten, die eine hohe strukturelle Integrität und ein ästhetisches Erscheinungsbild erfordern, wie z. B. Automobilteile und komplizierte Dekorationsgegenstände.

2. Squeeze-Casting-Prozess

Squeeze Casting wird auch als Flüssigmetallschmieden bezeichnet. Dabei wird geschmolzenes Metall in die Form eingebracht und dann hoher Druck ausgeübt, um das Metall unter Druck zu verfestigen. Dieses Verfahren kombiniert die Vorteile des Gießens und Schmiedens und führt zu Teilen mit sehr geringer Porosität, hervorragenden mechanischen Eigenschaften und feinen Details. Allerdings kann die erforderliche Hochdruckausrüstung zu erhöhten Produktionskosten führen.

Anwendungen: Geeignet für die Herstellung von Strukturbauteilen mit hohen Leistungskriterien in der Automobil- und Luftfahrtindustrie.

3. Halbfeste Metallumformung

Bei der halbfesten Metallumformung oder Thermoformung wird das Metall in einen halbfesten Zustand gebracht, wobei Aspekte sowohl fester als auch flüssiger Eigenschaften kombiniert werden. Dieser einzigartige Zustand ermöglicht es dem Metall, leichter in komplexe Formen zu fließen und gleichzeitig Fehler zu reduzieren. Daher können mit dem Verfahren komplexe Formen mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften und reduzierter Porosität gegossen werden. Der Nachteil besteht darin, dass eine präzise Kontrolle der Metalltemperatur und -viskosität erforderlich ist, was die Komplexität des Prozesses erhöht.

Anwendungen: Häufig bei Komponenten, die komplizierte Designs und höchste Festigkeit erfordern, beispielsweise in der Elektronik und in medizinischen Geräten.

4. Niederdruck-Druckguss

Bei dieser Druckgussvariante wird Druck ausgeübt, um die Form sanft mit geschmolzenem Metall zu füllen, was hauptsächlich für Aluminium- und Magnesiumlegierungen verwendet wird. Der Einspritzdruck reicht bis zu 0.8 bar. Dieser langsamere Prozess ermöglicht eine bessere Kontrolle über die Befüllung und reduziert Turbulenzen und das Risiko von Lufteinschlüssen. Dadurch entstehen hochwertige Gussteile mit hervorragender Maßhaltigkeit und Oberflächengüte. Im Gegensatz dazu können bei diesem Guss nur begrenzte Teile entstehen, die langsamere Füllzeiten und Zykluszeiten ermöglichen, was möglicherweise die Gesamtproduktivität verringert.

Anwendungen: Niederdruck-Druckguss eignet sich für große, komplexe Teile wie Automobilräder, Luft- und Raumfahrtkomponenten und große Strukturteile.

5. Hochdruck-Druckguss

Hochdruck-Kokillenguss ist die am weitesten verbreitete Variante, bei der geschmolzenes Metall unter hohem Druck (über 1000 bar) in die Form eingespritzt wird. Dieses Verfahren eignet sich für ein breites Spektrum an Metallen und ist bekannt für die Herstellung dünnwandiger Teile mit engen Toleranzen und hervorragenden Oberflächengüten. Allerdings können die hohen Drücke in manchen Fällen zu einer höheren Porosität führen. 

Anwendungen: Wird in verschiedenen Branchen, darunter Automobilindustrie, Unterhaltungselektronik und Haushaltsgeräte, häufig zur Herstellung kleiner bis mittelgroßer Teile mit komplizierten Details eingesetzt.

Vor- und Nachteile des Druckgusses

Wie jedes Herstellungsverfahren hat auch der Druckguss seine eigenen Vor- und Nachteile. Diese können für Sie von entscheidender Bedeutung sein, wenn Sie die für Ihre Anforderungen am besten geeignete Produktionsmethode auswählen.

Vorteile des Druckgusses

• Der Prozess ist sehr wiederholbar. Es stellt sicher, dass jedes Teil nahezu identisch mit dem letzten ist, was besonders bei Großserienfertigungen von Vorteil ist.
• Beim Druckguss entstehen Teile mit komplexen Formen und komplizierten Details. Dies ist ein wesentlicher Vorteil des Druckgusses. 
• Aufgrund der kurzen Zykluszeiten können schnellere Produktionsraten als bei anderen Fertigungsansätzen erzielt werden. 
• Druckgussteile weisen hervorragende mechanische Eigenschaften auf, einschließlich Festigkeit und Steifigkeit. 
• Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von Teilen mit dünnen Wänden, was den Materialverbrauch und das Gesamtgewicht reduziert, ohne die Integrität der Teile zu beeinträchtigen.
• Die Druckgussteile erfordern kaum bis gar keine Bearbeitung oder Endbearbeitung, da die Oberflächengüte des Gusses im Allgemeinen sehr gut ist.
• Es ist mit verschiedenen Metallen kompatibel, darunter Aluminium, Zink, Magnesium und Kupferlegierungen.

Nachteile des Druckgusses

• Die mit dem Druckguss verbundenen hohen Anschaffungskosten können aufgrund des Bedarfs an Spezialmaschinen und hochwertigen Stahlformen relativ hoch sein. 
• Die Druckgussteile können Porosität aufweisen und dadurch winzig klein werden Löcher oder Hohlräume im Metall. Porosität kann die strukturelle Integrität und Festigkeit der Teile beeinträchtigen. 
• Während Druckguss bei einer Vielzahl von Metallen gut funktioniert, ist er nicht für alle Arten geeignet. 
• Insbesondere beim Gießen härterer Metalle kann es im Laufe der Zeit zu einem Verschleiß der Matrize kommen. 

Herausforderungen beim Druckguss

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

• Hohe Anfangskosten: Druckgussmaschinen und -materialien erfordern eine Anfangsinvestition, und die Formenbearbeitung kann teuer sein.
• Einfachere Materialauswahl: Druckguss ist aufgrund der hohen Schmelztemperaturen von Eisenmetallen ungeeignet. Das bedeutet, dass sich keine Teile aus hochschmelzenden Legierungen wie Stahl herstellen lassen.
• Porosität: Wie die meisten Gießverfahren weist auch der Druckguss Porositätsprobleme auf, wenn zu wenig Einspritzdruck verwendet wird oder die Form nicht so konstruiert ist, dass sie den vollständigen Fluss des geschmolzenen Metalls ermöglicht.
• Werkzeugverschleiß: Werkzeuge und Spritzgießformen verschleißen mit der Zeit, und die Herstellung einer neuen Form ist kostspielig. Falsche Parameter, hohe Temperaturen und hohe Einspritzdrücke können den Werkzeugverschleiß beschleunigen.

Vergleich von Druckguss, Sandguss und Feinguss

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.

Branchenübergreifende Verwendung von Druckgussteilen

Die Fähigkeit, Präzisionsteile mit komplexen Formen, hervorragender Oberflächengüte und hoher Haltbarkeit herzustellen, macht Druckguss in verschiedenen Branchen beliebt. Die Anwendungen reichen von kleinen Konsumgütern bis hin zu kritischen Automobil- und Luft- und Raumfahrtkomponenten. 

Druckgussteile 

Tabelle: Druckgussanwendungen

Was ist eine Druckgussform oder Druckgussform?

A DruckgussformDie sogenannte Druckgussform ist ein Werkzeug im Druckgussverfahren, das flüssigem Metall unter hohem Druck Form und Struktur verleiht. Diese komplexen Formen ermöglichen die Massenproduktion von Metallteilen mit filigranen Formen, detaillierten Merkmalen und außergewöhnlicher Präzision. 

Druckgussform

Druckgussformen werden in der Regel aus hochwertigen Werkzeugstählen hergestellt, da sie den rauen Bedingungen des Gussprozesses standhalten. Diese Materialien bieten hohe Festigkeit, Zähigkeit, Hitze- und Verschleißfestigkeit. Zu den Standardstählen für Gesenke gehören daher H13, H11 und D2.

Aufbau einer Druckgussform

Eine Druckgussform besteht aus zwei Hauptteilen: der festen Hälfte (Deckelhälfte) und der Auswerferhälfte. Die feste Hälfte ist an der stationären Aufspannplatte der Druckgussmaschine befestigt, während eine Auswerferhälfte die bewegliche Aufspannplatte verbindet. 

Diese Hälften bilden zusammen den Formhohlraum, in den wir das geschmolzene Metall einspritzen. Die Form verfügt außerdem über Angusskanäle und Anschnitte, die das geschmolzene Metall in den Hohlraum leiten, sowie über Entlüftungsöffnungen zum Entweichen der Luft. Anschließend erleichtern Auswerferstifte (in der Auswerferhälfte) das Entfernen des Gussteils nach dem Erstarren.

Herstellung von Formen für den Druckguss

Die Herstellung von Formen ist ein mehrstufiger Prozess, der Präzisionstechnik und -bearbeitung erfordert. Der Prozess beginnt mit der Entwurfsphase, bei der mithilfe einer CAD-Software ein 3D-Modell der Form erstellt wird. 

Dann können Sie den folgenden Herstellungsansatz verwenden:

• CNC Dienstleister: Durch die CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) entstehen präzise Druckgussformen mit präzisen und komplexen Geometrien.
• EDM (elektrische Entladungsbearbeitung): EDM-Bearbeitung eignet sich für die Detaillierung und Erstellung komplizierter Merkmale, die mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden nur schwer zu erreichen sind. Darüber hinaus wird das Material mithilfe elektrischer Entladungen vom Formblock abgetragen, um die gewünschte Form zu erreichen.
• Oberflächenbearbeitung: Es verbessert die Härte und andere Eigenschaften. So können Sie Oberflächenbehandlungen wie Nitrieren, Verchromen oder Beschichten anwenden. 

Design von Druckgussformen: Tipps und Überlegungen

Das Design und die Konstruktion der Form sind für den Erfolg des Druckgussprozesses von grundlegender Bedeutung und beeinflussen die Qualität, Konsistenz und Effizienz der hergestellten Teile.

CAD-Konstruktion einer Druckgussform 

Hier sind einige wichtige Tipps und Überlegungen für eine effektive Gestaltung von Druckgussformen.

1. Berücksichtigen Sie Materialeigenschaften

Unterschiedliche Metalle weisen unterschiedliche Fließeigenschaften, Wärmeausdehnungsraten und Abkühlverhalten auf, was sich erheblich auf das Formdesign auswirken kann. Wenn Designer beispielsweise eine Form zum Gießen von Aluminiumlegierungen entwerfen, müssen sie die Wärmeausdehnung des Formmaterials berücksichtigen, da diese die Abmessungen beeinflussen kann.  

2. Richtige Entlüftungs- und Überlaufsysteme

Die Entlüftungs- und Überlaufsysteme sind wichtig, um Lufteinschlüsse zu verhindern. So können wir sicherstellen, dass geschmolzenes Metall den Formhohlraum gleichmäßig füllt. Ohne ordnungsgemäße Entlüftung können sich Lufteinschlüsse bilden, die zu Mängeln im Endprodukt führen. Beispielsweise ist der Läufertyp mit zwei Belüftungssystemen im Vergleich zur Läuferausführung die beste Ausführung. Quelle. 

3. Optimieren Sie das Tor- und Läuferdesign

Das Anschnitt- und Angusssystem leitet geschmolzenes Metall in den Formhohlraum. Sein Design beeinflusst den Fluss und die Erstarrung des Metalls und wirkt sich auf die Teilequalität und die Formeffizienz aus.

Beispielsweise optimieren Ingenieure das Anschnitt- und Angusssystem, um eine gleichmäßige Füllung und Kühlung zu fördern, wenn sie eine Form für ein Gehäuse aus Magnesiumlegierung für ein handgeführtes Elektrowerkzeug entwerfen.

4. Integrieren Sie Formschrägen

Formschrägen sind leichte Verjüngungen, die an den vertikalen Flächen der Form angebracht werden, um das einfache Auswerfen des Teils zu erleichtern. Das Fehlen ausreichender Entformungsschrägen kann dazu führen, dass Teile in der Form stecken bleiben, was zu Schäden führt und die Produktion verlangsamt.

5. Planen Sie Schrumpfung und Verformung

Alle Metalle schrumpfen beim Erstarren und Abkühlen. Daher muss bei der Formkonstruktion diese Schrumpfung berücksichtigt werden, um genaue Abmessungen beizubehalten. Wichtig ist auch die Vorhersage und Kompensation möglicher Verformungen beim Abkühlen.

Wenn Sie beispielsweise Formen für Wasserhahnkomponenten aus Messing entwerfen, berechnen Sie die erwartete Schrumpfung der Messinglegierung und passen Sie die Formabmessungen entsprechend an. 

6. Nutzen Sie Simulationen zur Optimierung

Fortschrittliche Simulationssoftware kann vorhersagen, wie geschmolzenes Metall die Form füllen und erstarren wird. Die Durchführung dieser Simulationen trägt also dazu bei, die Qualität und Leistung der Form zu optimieren. 

Druckgusskosten: Wie teuer ist es?

Aluminium-Druckgussprodukt

Das Kosten für Druckguss hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Komplexität der Konstruktion, das Rohmaterial, das Produktionsvolumen und die erforderliche Präzision.

• Werkzeugkosten: Die Herstellung von Druckgussformen macht einen erheblichen Teil der Gesamtkosten aus. Diese Formen bestehen aus hochwertigem Stahl, um den Drücken und Temperaturen des Gießprozesses standzuhalten, was zu ihrem hohen Preis beiträgt.
• Materialkosten: Die Wahl der Metalllegierung (z. B. Aluminium, Zink, Magnesium) beeinflusst die Gesamtkosten, wobei die Preise je nach Marktnachfrage und den spezifischen Eigenschaften der Legierung schwanken.
• Produktionsvolumen: Höhere Produktionsmengen können die anfänglichen Werkzeugkosten auf mehr Teile verteilen und so die Kosten pro Einheit senken. Größere Auflagen erfordern jedoch mehr Material und möglicherweise längere Produktionszeiten.
• Bearbeitung und Endbearbeitung: Zusätzliche Prozesse wie CNC-Bearbeitung, Oberflächenbehandlung und Lackierung erhöhen die Kosten. Für die gewünschte Teilequalität und Funktionalität kann es jedoch notwendig sein.

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Druckgussdienstleistungen bei Prolean

Erreichen der gewünschten Präzision und Qualität in Druckgussteile Es erfordert Fachwissen und Produktionsanlagen. Zudem ist ein tiefes Verständnis der Anforderungen unerlässlich, um Teile mit exakten Spezifikationen herzustellen. Bei Prolean nutzen wir fortschrittliche Technologien und umfassendes Know-how, um hochwertige Präzisionsteile zu liefern. Wir haben Druckgussservice und zwei spezialisierte Druckgussanlagen:  Aluminiumdruckguss und Zinkdruckguss-Dienstleistungen.

Unser Expertenteam arbeitet eng mit Kunden zusammen, um ihre spezifischen Anforderungen zu verstehen. Sie unterstützen Sie bei der Materialauswahl, Designoptimierung und kosteneffizienten Produktionsstrategien. Arbeiten Sie mit uns zusammen, wenn Sie Zuverlässigkeit und Exzellenz für die Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Unterhaltungselektronikbranche suchen.

Summieren

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Druckguss eine grundlegende Fertigungstechnik ist, die für die Herstellung komplexer, hochpräziser Komponenten in verschiedenen Branchen von zentraler Bedeutung ist. Dieser Prozess umfasst verschiedene Verfahren wie Hochdruck-Kokillenguss, Schwerkraft-Kokillenguss und Niederdruck-Kokillenguss. Darüber hinaus Verständnis Was ist Druckguss?– von den Grundlagen des Druckgussverfahrens bis hin zu seinen verschiedenen Aspekten – verdeutlicht seine Bedeutung in der modernen Fertigung. 

Häufig gestellte Fragen

Warum wird Druckguss dem 3D-Druck vorgezogen?

Druckguss wird für die Massenproduktion aufgrund seiner Geschwindigkeit, Kosteneffizienz bei großen Stückzahlen und überlegener Festigkeit und Oberflächenbeschaffenheit der Teile im Vergleich zum 3D-Druck bevorzugt. 

Welche verschiedenen Varianten des Druckgusses gibt es?

Die Variationen sind Hochdruck-Druckguss, Niederdruck-Druckguss, Vakuum-Druckguss, Squeeze-Casting und halbfester Metallguss.

Was sind die Druckgussmetalle?

Zu den gängigen Druckgussmetallen gehören Aluminium, Zink, Magnesium und Kupferlegierungen. Berücksichtigen Sie jedoch einzigartige Eigenschaften wie geringes Gewicht, Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Sind Druckgussprodukte langlebig?

Ja, Druckgussprodukte sind äußerst langlebig. Sie verfügen über hervorragende mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Verschleiß- und Temperaturbeständigkeit und sind daher für anspruchsvolle Anwendungen geeignet.

Wann sollte Druckguss verwendet werden?

Druckguss ist ideal, wenn die Massenproduktion von Metallteilen mit komplexen Geometrien, engen Toleranzen und hervorragenden Oberflächengüten erforderlich ist, insbesondere in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Elektronikindustrie.