Was sind die verschiedenen Arten von Druckgussverfahren?

Das Druckgussverfahren ist eine automatisierte Fertigungstechnik, bei der wiederverwendbare Formen (auch als Werkzeuge oder Matrizen bezeichnet) verwendet werden, um komplizierte geometrische Formen von komplizierten Metallteilen herzustellen. Das verflüssigte Metall wird in die wiederverwendbare Form gegossen oder gefüllt, wodurch das geschmolzene Metall die Konturen der Form annimmt. Das Ergebnis sind Metallteile mit hoher Präzision und genauen Maßprofilen.

MERKMALE DES DRUCKGUSSVERFAHRENS

Um die volle Kapazität der Produktionslinie auszuschöpfen, ist das Druckgussverfahren viel effizienter als die herkömmlichen Herstellungsverfahren wie Spritzguss, Sandstrahlen und Extrusion für verschiedene Komponenten. Außerdem bietet das Druckgussverfahren mehrere Merkmale, von denen einige im Folgenden beschrieben werden:

• Für die robuste, hochwertige und komplizierte Herstellung von Bauteilen werden in großem Umfang Nichteisenmetalle verwendet, darunter Aluminium, Kupfer, Magnesium, Zink, Zinn, Blei und manchmal sogar Zinnlegierungen. 

• Mehrere Schlüsselkomponenten für die Automobilindustrie werden im Kaltkammerdruckgussverfahren hergestellt, da sie in großen Mengen produziert werden können und kostengünstig sind. Der hohe Schmelzpunkt und die abrasiven Eigenschaften von Aluminium im Kaltkammerdruckgussverfahren kommen der Herstellung von beeindruckenden Präzisionsteilen für verschiedene Branchen zugute.

• Die Nachbearbeitung von Bauteilen, die im Druckgussverfahren hergestellt werden, ist einfach, z. B. Sandstrahlen, Drehen, Fräsen, Oberflächenbeschichtung (Färbung) und schwarzes Hartanodisieren.

ARTEN VON DRUCKGUSSVERFAHREN

Die Vielseitigkeit des Druckgussverfahrens hat die Hersteller dazu veranlasst, die Spezifikationen komplexer Designs zu erfüllen. Es hat sich zu einer designorientierten Fertigungstechnik entwickelt, die den Metallerzeugnissen mit weniger Nachbearbeitungen einen hohen Präzisionsgrad verleiht.

Je nach dem bevorzugten Materialtyp (Metall oder Legierung) kann das Druckgussverfahren eine bemerkenswerte Stabilität bieten, da es in entscheidenden Bereichen flexibel ist, z. B. bei der geometrischen Komplexität des Designs, bei engeren Toleranzanforderungen, bei den Endbearbeitungsgrößen usw.

Es gibt fünf Haupttypen des Druckgussverfahrens: Warmkammer-Druckguss, Kaltkammer-Druckguss, Spritzguss, Sandguss und Wachsausschmelzverfahren/Investitionsguss. Nachfolgend finden Sie eine kurze Einführung in alle oben genannten Verfahren.

1. Heiße Kammer

Beim Warmkammer-Druckgussverfahren verfügt eine Gießmaschine über einen eingebauten Ofen zum Schmelzen des Metalls und hat die Form eines Schwanenhalses. Daher wird dieses Druckgussverfahren auch als Schwanenhalsgießen bezeichnet. Der Schwanenhalsstruktur der Maschine folgend, wird das geschmolzene Metall durch den Hydraulikkolben durch die Zylinderkammer in den Metallhohlraum gedrückt.

Ein wesentliches Merkmal des Warmkammer-Druckgussverfahrens ist, dass es mit verschiedenen niedrig schmelzenden Legierungen wie Zink und Magnesium hervorragend funktioniert. Durch die niedrigen Schmelzpunkte wird die Lebensdauer der Gussform verlängert. Zu den weiteren Vorteilen des Warmkammer-Druckgussverfahrens gehören eine geringere Porosität und ein schnellerer Prozess als beim Kaltkammer-Druckguss.

2. Kältekammer

Das Kaltkammer-Druckgussverfahren wird in einer horizontalen Ausrichtung anstelle einer schwanenhalsförmigen Maschine durchgeführt. Obwohl die Maschine für das Kaltkammerverfahren anders konstruiert ist als die Warmkammer-Druckgießmaschine, sind sich beide Verfahren in gewisser Weise ähnlich. Der Hauptunterschied liegt im Gießen des Metalls, das außerhalb der Kaltkammermaschine durchgeführt wird. So sammelt ein manuelles (oder manchmal auch automatisches) Pfannentransfersystem das außerhalb geschmolzene Metall und bringt es in die Druckgießmaschine ein.

Schließlich stimulieren die Hydraulikventile der Maschine einen Kolben, der das verflüssigte Metall über verschiedene Kanäle in die Form drückt. Das Kaltkammer-Druckgussverfahren liefert hervorragende Ergebnisse bei Legierungen mit hohem Schmelzpunkt, wie Kupfer und Aluminium. Zu den verschiedenen Vorteilen des Kaltkammer-Druckgussverfahrens gehören die Lösung des Korrosionsproblems und die Verlängerung der Lebensdauer durch die Minimierung der Kontaktzeit dank der Trennung von Schmelztopf und Injektor-Komponenten.

3. Montage aus gespritztem Metall

Bei der Injected Metal Assembly (IMA) handelt es sich um ein Druckgussverfahren, bei dem das bereits geschmolzene Material mit hohem Druck in die Form gespritzt wird. Nach nur wenigen Millisekunden wird das geschmolzene Material im Inneren des Hohlraums fest. Dabei werden die verschiedenen kleinen Teile zu einem einzigen Maschinenelement zusammengefügt.

Folglich dient diese Methode auch als Verbindungsmoderator, um mehrere kleine Maschinenteile mit einem Durchmesser von weniger als 6 Zoll zusammenzustellen. Die bevorzugte Metalllegierung für diesen speziellen OEM-Druckguss ist häufig Zink. Je nach Bedarf können jedoch beide Druckgussmaschinen - entweder Warmkammer oder Kaltkammer - gewählt werden. Neben Metallen können auch andere Materialien wie Kunststoffe, Keramik, Fasern, Elastomere und Glas verwendet werden.

Der entscheidende Vorteil dieses Druckgussverfahrens ist die absolute Festigkeit und Genauigkeit, die nur durch die speziell angefertigten Werkzeuge dieser Produktionstechnik gewährleistet wird. Die unglaublich engen Positionstoleranzen und die solide mechanische Verriegelung zwischen den kombinierten Maschinenkomponenten bieten eine längere Haftung und Kohäsion der produzierten Teile. Weitere Vorteile des Metallspritzgussverfahrens sind die Tatsache, dass keine spezielle Oberflächenvorbereitung erforderlich ist, dass keine thermische Beeinträchtigung auftritt, dass die Teile rauen Umgebungsbedingungen standhalten und dass die Teile konsistent sind.

4. Sandguss

Sandguss ist ein Herstellungsverfahren, bei dem geschmolzenes Metall in eine Sandform mit einer Hohlkammer in der gewünschten Form gegossen wird. Anschließend lässt man die Mischung einige Zeit erstarren, bevor sie aus der Form genommen wird.

Es ist bekannt, dass das Sandgussverfahren eine breite Palette von Anwendungen hat. Im Sandgussverfahren können Gussteile in einer Vielzahl von Größen und Gewichten, mit sehr komplizierten Geometrien und unter Verwendung einer großen Vielfalt von Metallen hergestellt werden. Diese Gussteile können auch aus einer Vielzahl von Werkstoffen hergestellt werden. Das Hauptmerkmal des Sandgussverfahrens ist die Verwendung von Sand als Formgebungsmedium.

Für den Bau von Formen wird Sand anstelle anderer Materialien verwendet, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Dies ist zweifelsohne ein erheblicher Vorteil. Die Kosten für die Herstellung der Formen machen einen erheblichen Teil der Kosten für die verschiedenen Gießtechniken aus.

Aufgrund der Eigenschaften von Sand können die für diese Methode erforderlichen Formen jedoch nicht wiederverwendet werden und müssen nach Gebrauch entsorgt werden. Es ist nämlich nicht möglich, die Sandform nach der Entnahme des Gussteils in einem Stück zu erhalten.

Das Sandgussverfahren eignet sich dagegen für das Gießen von Metallen mit hohen Schmelztemperaturen, wie Titan, Stahl und Nickel. Dieses Gießverfahren ist das einzige, das bei diesen Elementen erfolgreich eingesetzt werden kann. Aus diesem Grund hat sich das Verfahren in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie zur Herstellung von kostengünstigen Kleinserienbauteilen durchgesetzt.

5. Wachsausschmelzverfahren/Investitionsgießen

Beim Feingussverfahren wird ein Modell aus Wachs oder einem kompatiblen Polymer durch Eintauchen in eine Aufschlämmung aus feuerfestem Material beschichtet. Nachdem die Beschichtung aus feuerfestem Material erstarrt ist, wird dieser Tauchvorgang mehrmals wiederholt, um die Dicke der Schicht und ihre Festigkeit zu erhöhen. Nach Abschluss des Aushärtungsprozesses der letzten Beschichtung wird das Wachs durch Schmelzen entfernt. Dann wird das flüssige Metall in den durch das Wachsmodell entstandenen Hohlraum gegossen. Nachdem das Metall in der Form erstarrt ist, kann das Gussteil durch Zertrümmern der feuerfesten Form entformt werden.

Im Vergleich zu anderen Gießverfahren, wie z. B. dem Sandguss, gilt das Feingussverfahren, auch bekannt als Wachsausschmelzverfahren, als Präzisionsmetallgussverfahren, da es hochpräzise und fein detaillierte Gussteile herstellen kann. Typische Bauteile sind Turbinenrotoren, Elektronikgehäuse, Zahnräder, Ventile, Schmuck und zahnmedizinische Armaturen.

VERGLEICHSDIAGRAMM

In der folgenden Tabelle werden die verschiedenen Arten von Druckguss verglichen, die bereits erörtert wurden. (Beachten Sie, dass die Angaben in der Tabelle nicht endgültig sind und je nach den Anforderungen oder den Betriebsbedingungen geändert werden können).

	Heiße Kammer	Kältekammer	Montage aus gespritztem Metall	Sandgießen	Feinguss
Materialien	Niedrig schmelzende Materialien (Zink, Magnesium, etc.)	Hochschmelzende Materialien (Kupfer, Aluminium, etc.)	Metalle, Kunststoffe, Keramiken, Fasern, Elastomere, Glas	Hochschmelzende Materialien (Titan, Stahl, Nickel, usw.)	Gold, Silber, Messing, Kupfer, Bronze, Aluminium
Sicherheitsmaßnahmen	Minimum	Maximum	Maximum	Minimum	Minimum
Oberfläche	1-2,5μm Ra	1-2,5μm Ra	0,96µm Ra	4,6-6,0µm Ra	3,5-4 µm Ra
Vorteile	Geringere Porosität und ein schnelleres Verfahren als der Kaltkammerdruckguss	Lösung von Korrosionsproblemen und Verlängerung der Betriebsdauer durch Minimierung der Kontaktzeit	Absolute Stärke und Genauigkeit	Kostengünstige Produktion von Kleinserienkomponenten	Herstellung von hochpräzisen und detailreichen Gussteilen
Methode	Druckgießen	Druckgießen	Druckgießen	Niederdruckgießen	Druckgießen
Produktionszeit	Kürzere	Länger	Kürzere	Länger	Länger
Kosten	Kosteneffektiv für hohe Produktionsmengen	Kosteneffiziente und erschwingliche Wartungskosten	Kosteneffektiv für hohe Produktionsmengen	Billigste Methode	Günstiger als Druckguss

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