Was ist Druckguss?

Das Druckgießen stellt eine Modifikation des traditionellen Druckgussverfahrens dar, da es Gieß- und Schmiedeprozesse kombiniert. Beim Druckgießen werden geschmolzene Metalle unter hohem Druck zwischen den Platten der hydraulischen Presse verfestigt. Durch die Anwendung von Druck auf die geschmolzenen Metalle können im hochdichten Gussverfahren nahezu porenfreie, endkonturnahe Formen erreicht werden.

Kenntnisse der Grundlagen des Druckgusses helfen, Spezifikations- und Produktionsfehler zu vermeiden. Hier finden Sie eine vereinfachte und verständliche Anleitung zu den Typen und Verfahren, die die wesentlichen Details des Druckgusses hervorhebt.

Arten des Druckgusses

Seit seiner Entwicklung wurden das Verfahren und die Techniken des Druckgusses mehrfach modifiziert. Das traditionelle Druckgussverfahren wird in zwei Arten unterteilt: direkt und indirekt. Beide Verfahren haben ihre eigenen Vor- und Nachteile.

1. Direktguss

Das direkte Verfahren ähnelt stark dem Flüssigschmieden. Dabei wird das geschmolzene Metall direkt in die untere Hälfte der Form gegossen, und die obere Hälfte wird geschlossen, wodurch das geschmolzene Metall den gesamten Hohlraum füllt. Anschließend wird während des Erstarrungsprozesses mithilfe einer hydraulischen Presse ein Druck von etwa 70–140 MPa oder mehr auf den gesamten Hohlraum ausgeübt. Das direkte Squeeze-Casting-Verfahren bietet eine bessere Wärmeübertragung, wodurch adäquate Strukturen entstehen.

2. Indirektes Gießen

Indirektes Squeeze Casting ist eher wie Druckguss, da die verwendete Kammer ähnlich ist. Bei diesem Verfahren wird das kornfreie Flüssigmetall durch eine vertikale oder horizontale Gießkammer in eine indirekte Druckgussmaschine eingespritzt. Die Schmelze wird durch einen deutlich dickeren Anguss und mit geringerer Geschwindigkeit als beim Hochdruck-Kokillenguss in die Formkammer eingespritzt.

Dennoch weisen beide Verfahren einige Vorteile gegenüber dem traditionellen Schmiede-Gießen auf, darunter:

• Anforderung der zerstörungsfreien Prüfung (NDT).

• Verbesserte mechanische Eigenschaften.

• Kürzere Produktionszyklen (bis zu 66% weniger Zeit).

• Bessere und flexiblere Metalleigenschaften.

Verfahren des Druckgusses

Das Druckgussverfahren verbessert die Zugfestigkeit und die mechanischen Eigenschaften von Legierungen wie Zink, Aluminium und einigen Eisenlegierungen. Der Prozess beginnt mit dem Eingießen von geschmolzenem Metall in die untere Hälfte der vorgewärmten und geschmierten Formkavität. Vor und nach der Erstarrung wird Druck ausgeübt. Der Druck beim Druckguss ist geringer als beim Schmieden. Die vorgewärmte Form wird mit einer Beschichtung aus einem Auswerfer wie Graphit auf eine hydraulische Presse gesetzt. Dies erleichtert das Auswerfen des Endprodukts, wenn es vollständig ausgehärtet ist.

Sobald das Metall seinen flüssigen Zustand verliert, wird die obere Hälfte der Matrize in die untere gedrückt, bis das Gussteil vollständig erstarrt ist. Der Druck trägt dazu bei, dass sich das Metall gleichmäßig im erstarrenden Gussteil verteilt, wodurch das Risiko eines Zerfalls des Metallteils verringert wird.

Sobald die Legierung eine feste, feste Form angenommen hat, wird der Pressstempel zurückgezogen und die Gusslegierung von den Platten der hydraulischen Presse gelöst. Drei Faktoren führen zu verbesserten ungleichmäßigen Metastrukturen und mechanischen Eigenschaften:

• In den Squeeze-Castings wurde eine Makroseigerung festgestellt.

• Enger Kontakt mit der Legierung im Formhohlraum.

• Dabei wird hoher Druck angewendet.

Parameter für das Druckgussverfahren

Nachfolgend sind die wesentlichen Verarbeitungsparameter aufgeführt, die zur Herstellung eines erfolgreichen Druckgussteils überwacht werden müssen:

• Gießtemperatur: Der Anfangspunkt liegt typischerweise zwischen 6 und 55 Grad Celsius über der Flüssigkeitstemperatur. Die Temperatur kann jedoch je nach Legierung und Geometrie variieren.

• Quetschdruck: Normalerweise liegt der Druck bei etwa 70 bis 140 MPa.

• Werkzeugtemperatur: Der Bereich variiert normalerweise zwischen 190 und 315 Grad Celsius.

• Schmierung: Für gängige Gussmetalle wie Aluminium, Kupfer und Magnesium wird kolloidaler Graphit jeder guten Qualität als Sprühschmiermittel verwendet. Wenn das Schmiermittel vor dem Gießvorgang auf die warmen Formen aufgetragen wird, liefert es zufriedenstellende Ergebnisse.

• Zeitverzögerung: Dies ist das Maß für die tatsächliche Zeit zwischen dem Eingießen des Metalls und dem Moment, in dem der Pressstempel beginnt, das Metall in der Matrizenhöhle unter Druck zu setzen.

• Haltezeit des Pressdrucks: Für Gussteile mit einem Gewicht von etwa 9 kg wird der Bereich zwischen 30 und 120 Sekunden als geeignet angesehen.

Materialauswahl für Squeeze Casting

Squeeze-Casting kann zum Gießen aller Arten von Metallen (Eisen und Nichteisenmetalle) verwendet werden, obwohl Aluminium, Magnesium und Kupfer am häufigsten verwendet werden Gusslegierungen Mit diesem Verfahren lassen sich auch Eisenbauteile mit vergleichsweise einfacher geometrischer Struktur, wie beispielsweise Nickel, formen.

• Das Druckgussverfahren eignet sich für nahezu alle Metalle und deren Legierungen. Ungeeignet sind jedoch Materialien, die bei Raumtemperatur flüssig bleiben, wie Quecksilber, hochradioaktive Elemente wie Uran sowie Metalle/Legierungen mit hohem Schmelzpunkt.

• Hersteller verwenden meist Aluminium-Squeeze-Casting für die Produktion. Es ist eine kostengünstige Alternative zu Hochdruck- und Schwerkraftguss.

• Das Verfahren des Aluminium-Squeeze-Castings kommt auch den Sekundärlegierungen zugute. Allerdings muss das Verfahren frei von grobem Eisenaluminid sein, da die mechanischen Eigenschaften dadurch beeinträchtigt werden.

• Nur wenige Qualitätshersteller wenden das Squeeze-Casting-Verfahren für Magnesium- und Zinklegierungen an. Auch andere gängige Metalle sind im Squeeze-Casting-Verfahren noch nicht weit verbreitet.

Dank seiner Einfachheit, Wirtschaftlichkeit und Qualität eignet sich der Guss für Anwendungen mit hervorragendem Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Dies betrifft insbesondere Teile für Automobil- und Flugzeugmaschinen. Zu den häufig verwendeten Teilen zählen Aufhängungskomponenten, Räder, Achsschenkel, Fahrgestellrahmen, Halterungen, Naben, Kolben usw.

Technologien im Squeeze Die Casting

Quetschstift-Modell

Beim komplexen Squeeze-Casting-Verfahren ist trotz entsprechender Temperatur und Druck Schwindungsporosität in großen Metallabschnitten unvermeidlich. Um die Schwindung zu reduzieren, werden Pressstifte zum Pressen des Metalls eingesetzt. Die Effizienz der Pressstifte hängt jedoch hauptsächlich von der Druckdauer und der Platzierung der Stifte ab.

Sobald die Stifte aktiviert sind, erkennen sie flüssige Metallteile auf Schrumpfung und bewegen sich präzise dorthin. Die Stifte stoppen, wenn sich auf dem Metall eine erstarrte Oberfläche bildet oder sie ihre maximal zulässige Distanz überschreiten. Die Quetschstifte können automatisch aktiviert werden, wenn sich kein Hohlraum in der Metalloberfläche befindet, der Stift mit dem Metallbereich abschließt und keine Verbindung zwischen den Stiften besteht.

Vakuumunterstützung

Eine Vakuumpumpe wird verwendet, um jegliche Lufteinschlüsse während der Injektion von geschmolzenem Metall in die Form zu entfernen, wodurch alle Luftblasen aus dem Formhohlraum entfernt werden. In einem vakuumunterstütztes Druckgießenwird nahezu die gesamte Luft aus der Kavität evakuiert und das Vakuum bleibt bis zum Abschluss des Einspritzvorgangs erhalten.Ein gutes Vakuum verringert die Porengröße des Gussteils, was zu einer verbesserten Festigkeit und Dichte des Endprodukts führt. Die Vakuum-Druckgusstechnologie benötigt weniger Druck und produziert dünnere und größere Gussteile. Das Gusssystem kann nur durch Vakuum effizient arbeiten. Für optimale Ergebnisse sind ein bewährtes Gussverfahren und entsprechende Werkzeuge erforderlich.

Qualitätskontrolle und Inspektion von Squeeze Casting

Für die erfolgreiche Durchführung des gesamten Druckgussverfahrens sind insgesamt vier Werkzeuge erforderlich:

1. Gießmaschine – Dies ist das Hauptwerkzeug, mit dem flüssiges/geschmolzenes Metall in eine Form gespritzt oder gegossen wird.

2. Matrizenheizsystem – Dieses System heizt die Matrize vor, bevor sie in die Gießmaschine eingesetzt wird.

3. Vakuumsystem – Es erzeugt den angegebenen Druck, um das eingespritzte Metall zu mischen und in der Form zu verfestigen.

4. Überwachungssystem – Dieses System führt während des gesamten Gießprozesses eine Qualitätskontrolle und Inspektion durch.

Die Gewährleistung einer reibungslosen Produktion von Anfang bis Ende hängt ausschließlich von der Prozessüberwachung ab. Zu den wichtigsten Elementen des Produktionsprozesses, die sorgfältig geprüft werden sollten, gehören:

• Zusammensetzung der Gusslegierungen

• Druckstufen und ihre Dauer

• Vorwärm- und Einspritztemperaturen

• Matrizenschmierung oder Matrizenbeschichtungen

• Oberflächenstrukturen von Gussteilen

• Stempeltemperaturen

• Notwendige Verzögerungszeit/Dauer

Squeeze Casting VS Hochdruck-Kokillenguss

Druckguss ist ein Verfahren, das mit weichen Legierungen wie Aluminium und Zink durchgeführt wird. Das geschmolzene Metall wird mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in eine Form gepresst. Das Metall wird unter Druck gehalten, bis die Flüssigkeit erstarrt. Durch den hohen Druck wird der Querschnitt des Bauteils dünner als bei anderen Gussverfahren.

Durch das Hochdruckgießen werden die Oberflächen der Gussteile glatter und die Qualität der Beschichtung verbessert.

Squeeze Casting hingegen ist eine Abwandlung des traditionellen Druckgusses. Es handelt sich um eine Mischung aus Hochdruck- und Niederdruckguss. Einer der wichtigsten Unterschiede ist die Metallgeschwindigkeit. Beim Squeeze Casting verlängert sich die Zykluszeit aufgrund der geringeren Geschwindigkeit, um Unruhen während des Einspritzens zu vermeiden. Darüber hinaus ist auch die Erstarrungszeit beim Squeeze Casting länger. Squeeze Casting kann die meisten gasbedingten Einschränkungen des Hochdruckgusses beseitigen.

Vorteile des Druckgussverfahrens

Als neue Form des Gießens bietet das Druckgussverfahren einige große Vorteile, von denen einige im Folgenden aufgeführt sind:

• Kombination aus Schmieden und Gießen

Beim Squeeze Casting werden Gieß- und Schmiedeverfahren kombiniert. Diese Kombination führt zu Metallteilen mit besserer Oberflächengüte und besseren mechanischen Eigenschaften.

• Weniger Schrumpfung

Durch Druckguss entstehen Metallteile mit geringer Schrumpfung. Der hohe Druck und die dichte Abdichtung verhindern, dass das geschmolzene Metall verdampft.

• Wirtschaftlicher Prozess

Squeeze-Casting gilt als eines der kostengünstigsten Gussverfahren. Der Großteil der dabei anfallenden Rohstoffe kann wiederverwendet werden. Für die Massenproduktion können Hersteller Squeeze-Casting mit automatischen Maschinen durchführen.

• Höhere Dichte

Die durch Squeeze-Casting hergestellten Metallteile haben eine längere Lebensdauer und eine höhere Dichte. Durch die Abkühlung werden die Metallkörner stärker und erreichen dadurch eine hohe Dichte. Metalle mit höherer Dichte lassen sich leicht in nahezu fertige Formen bringen.

• Geringe Porosität

Beim Druckgussverfahren entstehen nur minimale Luftblasen im Formhohlraum, wodurch die Metallteile eine geringe Porosität aufweisen. Die Endprodukte im Druckgussverfahren haben eine gute Oberflächenstruktur. Die Nebenprodukte dieses Prozesses sind sehr gering.

• Eisen- und Nichteisenguss

Im Gegensatz zu vielen anderen Gussverfahren kann das Druckgussverfahren sowohl für Eisen- als auch für Nichteisenmetalle eingesetzt werden. Daher gilt es als innovative Technik für Gießereien. Für alle Metallarten liefert das Druckgussverfahren hervorragende Endprodukte.

• Energieeinsparung

Squeeze Casting ist für seine energiesparenden Methoden bekannt. Gießereien wählen dieses Verfahren für die Massenproduktion. Weil es mit Softwareprogrammen gesteuert werden kann und Energie spart.

Anwendungen

Das Squeeze-Casting findet vielfältige Anwendung in der Industrie, Technologie und Automobilindustrie. Automobilhersteller nutzen es häufig zur Herstellung von Fahrzeugkomponenten.

Gießereien nutzen das Squeeze-Casting-Verfahren zur Herstellung hochwertiger und leichter Automobilteile. Zu diesen Teilen gehören unter anderem Aluminium-Chassisrahmen, Halterungen, Knotenpunkte und vordere Achsschenkel. Viele Sportwagenhersteller wie Porsche nutzen das Squeeze-Casting-Verfahren zur Herstellung horizontaler Motorblöcke. Auch die Kolben der Fahrzeuge werden im Squeeze-Casting-Verfahren hergestellt.

Darüber hinaus wird das Druckgussverfahren zur Gewichtsreduzierung vieler Militärwaffen und schwerer Maschinen eingesetzt. Beim Gießen von Magnesiumlegierungen liefert das Druckgussverfahren bessere Ergebnisse als das Druckgussverfahren. Zahlreiche wichtige mechanische Produkte werden mit diesem Verfahren hergestellt, beispielsweise Messingrohre, Edelstahlklingen und Legierungsscheiben. Das Druckgussverfahren ist bekannt für die Herstellung winziger Turbinenschaufeln und Schiffspropeller.

Für die Massenproduktion von Gusskomponenten zu günstigen Preisen, Gusshersteller Wählen Sie das Druckgussverfahren. Es wird aufgrund seiner einfachen Methoden und besseren Eigenschaften häufig für kommerzielle Zwecke eingesetzt. Für die Massenproduktion von Metallen bietet das Druckgussverfahren eine kontrollierte Umgebung, weshalb es so beliebt ist. Zu den bekanntesten Gussprodukten zählen Militärbomben, Stahlkegelräder und Aluminiumkuppeldächer.

Abschluss

Sunrise Metal ist ein Hersteller von Aluminiumdruckgussteilen mit führenden Fachleuten. Wir garantieren das optimale Ergebnis durch bestes Design, Implementierung und Produktion von Aluminiumgussteilen. Fühlen Sie sich frei, Kontaktieren Sie uns für Expertenmeinungen zu Ihren Anforderungen an Druckgussprodukte.