Was ist Druckgussmetall? Alles, was Sie heute wissen müssen

Im Druckgussverfahren werden Präzisionsteile unter extremen Drücken von bis zu 25,000 psi hergestellt. Diese Teile sind für die moderne Industrie unverzichtbar geworden. Die Lösung der Druckindustrie aus dem Jahr 1838 hat sich für viele Branchen zum Lebenselixier der Produktion entwickelt.

Druckguss ist produktiver als alle Gussverfahren und liefert Teile mit besserer Oberflächengüte. Das Verfahren gewährleistet gleichbleibende Abmessungen. Die Produktionseffizienz liegt bei 67 % Materialausbeute und die fertigen Teile haben eine Zugfestigkeit von 415 Megapascal.

Dieser Artikel behandelt alles, was Sie über Druckguss wissen müssen, einschließlich des Verfahrens, der Vorteile, der Anwendungen und der verwendeten Materialien. Egal, ob Sie ein Fertigungsprofi sind oder einfach nur wissen möchten, wie alltägliche Metallprodukte hergestellt werden, dieser Artikel bietet Ihnen nützliche Informationen zum Metalldruckguss.

Was ist Druckgussmetall und wie funktioniert es?

Druckguss ist ein präzises Metallumformungsverfahren, bei dem geschmolzenes Metall unter kontrolliertem Druck in speziell entwickelte Formen gepresst wird. Bei diesem Fertigungsverfahren entstehen komplexe Metallteile mithilfe wiederverwendbarer Formen, sogenannter Matrizen.

Bei diesem Verfahren wird geschmolzenes Metall mit einem spezifischen Druck zwischen 3 und 1,500 PSI in 25,000D-Formen gepresst. Die meisten Druckgussteile verwenden Nichteisenmetalle wie Zink, Kupfer, Aluminium, Magnesium, Blei, Zinn und Zinnlegierungen. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von Teilen mit gleichbleibender Qualität und wirtschaftlichen Lösungen durch Reduzierung der Stückkosten.

Wie funktioniert Druckguss?

Der Metalldruckgussprozess umfasst die folgenden Schritte:

1. Formenvorbereitung: Die Hersteller tragen ein spezielles Schmiermittel auf die Innenseite der Form auf. Dieses Schmiermittel reguliert die Formtemperatur, bildet einen Film zwischen geschmolzenem Metall und Form und erleichtert das Entnehmen des fertigen Gussstücks.
2. Metallinjektion: Die Form wird nach der Vorbereitung dicht verschlossen. Das geschmolzene Metall tritt je nach Anwendung mit einem Druck von 1,500 bis 25,000 PSI ein. Der Druck bleibt konstant, bis das Metall erstarrt.
3. Hohlraumauswurf: Auswerferstifte, eine Standardausstattung in den meisten Formen, geben die Kavität frei, sobald das Metall aushärtet. Der Auswerfervorgang erfordert die vollständige Erstarrung des geschmolzenen Metalls.
4. Ausschütteln: Im letzten Schritt wird überschüssiges Altmetall aus der neu hergestellten Kavität entfernt. Die Hersteller entfernen sämtliches während des Prozesses entstandenes Altmetall, um die Form für die Wiederverwendung vorzubereiten.

Druckgussmaschinen

Druckgussmaschinen gibt es in zwei Hauptkategorien:

HeißkammermaschinenDiese Maschinen, auch Schwanenhalsmaschinen genannt, verfügen über einen internen Ofen in der Gießanlage. Der Ofen ist über ein Zuführsystem, den sogenannten Schwanenhals, mit der Formkavität verbunden und ermöglicht kürzere Zykluszeiten von etwa 20 Minuten. Diese Maschinen eignen sich am besten für niedrigschmelzende Metalle wie Blei-, Zink- und Magnesiumlegierungen.

KaltkammermaschinenKaltkammermaschinen unterscheiden sich von Warmkammermaschinen dadurch, dass das Metall in einem externen Ofen geschmolzen wird. Eine Schöpfkelle transportiert das geschmolzene Metall vom Ofen zur Kaltkammer-Druckgussmaschine. Diese Anordnung eignet sich am besten für Metalle mit höheren Schmelzpunkten wie Aluminium, Kupfer und deren Legierungen.

Gängige Druckgussmetalle und ihre Eigenschaften

Beim Druckguss werden drei Hauptmetalle verwendet, die jeweils ihre eigenen Vorteile für bestimmte Anwendungen bieten. Die Kenntnis ihrer Eigenschaften hilft Herstellern bei der Auswahl des richtigen Materials für ihre Projekte.

1) Aluminium-Druckgussteile

Aluminium ist aufgrund seines guten Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses das beliebteste Nichteisenmetall im Druckguss. Diese Gussteile sind korrosionsbeständig und formstabil. Aluminium-Druckgussteile leiten Strom gut und vertragen höhere Betriebstemperaturen besser als andere Nichteisenmaterialien.

2) Zinklegierungen im Druckguss

Zinklegierungen sind die schlagfeststen Nichteisenmetalle und können mit den meisten Gusseisen mithalten oder sie sogar übertreffen. Diese Legierungen fließen beim Gießen gut, was Herstellern die Herstellung dünner Wände und komplexer Designs ermöglicht. Der niedrigere Schmelzpunkt des Metalls sorgt für eine längere Werkzeuglebensdauer, und mit einer einzigen Form können über 1 Million Teile hergestellt werden.

3) Magnesium-Druckgussteile

Magnesiumteile sind sehr leicht – sie wiegen 75 % weniger als Stahl und 33 % weniger als Aluminium. Diese Komponenten sind formstabil und leicht zu bearbeiten. Magnesiumdruckgussteile blockieren elektromagnetische Störungen und Funkstörungen (EMI) und eignen sich daher ideal für die Unterbringung elektronischer Komponenten.

Die Wahl des richtigen Metalls

Mehrere Faktoren bestimmen, welches Druckgussmetall verwendet wird:

• Temperaturanforderungen: Aluminium behält seine strukturellen Eigenschaften über einen größeren Temperaturbereich als andere Legierungen.
• Überlegungen zur Stärke: ZA-Legierungen haben die höchste Zug- und Streckgrenze und sind daher perfekt für Anwendungen mit hoher Beanspruchung geeignet.
• Gewichtsbeschränkungen: Magnesiumlegierungen sind die klaren Gewinner, wenn es auf das Gewicht ankommt.
• Oberflächenfinish: Zink- und ZA-8-Legierungen eignen sich gut für Matrizenstahl und sorgen für gleichmäßige Oberflächen bei langen Produktionsläufen.
• Kosten: Aluminiumlegierungen sind pro Kubikzoll am günstigsten und daher so beliebt.

Vorteile des Druckgusses

Druckguss verbindet Fertigungskompetenz mit technischer Präzision. In einer kontrollierten Umgebung werden aus geschmolzenem Metall komplexe Teile hergestellt. Dieses Verfahren unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von traditionellen Fertigungsmethoden.

1) Hohe Präzision – Komplexe Formen

Einer der größten Vorteile des Druckgusses ist die Möglichkeit, komplexe Formen mit hoher Präzision herzustellen. Die Matrizen werden individuell angefertigt, um Teile mit komplexen Details herzustellen, die mit anderen Metallumformungsverfahren nur schwer zu erreichen wären.

2) Schnelle Produktion

Da der Prozess hochautomatisiert ist, ist Druckguss eine schnelle Produktion. Mit einer einzigen Form können Tausende oder sogar Millionen identischer Teile hergestellt werden.

3) Stärke – Haltbarkeit

Druckgussteile aus Metall sind robust und langlebig. Das Hochdruckverfahren erzeugt eine dichte, fehlerfreie Struktur, die hohen Belastungen und rauen Umgebungsbedingungen standhält.

4) Glatte Oberflächenbeschaffenheit

Im Gegensatz zu anderen Gussverfahren werden beim Druckguss Teile mit einer glatten Oberfläche hergestellt, wodurch der Bedarf an zusätzlichen Bearbeitungs- und Endbearbeitungsprozessen reduziert wird.

5) Minimaler Materialabfall

Druckguss ist ein effizientes Verfahren mit minimalem Materialabfall. Metallschrott kann oft recycelt und wiederverwendet werden, was es zu einem kostengünstigen und umweltfreundlichen Verfahren macht.

Nachteile des Druckgusses

Trotz der vielen Vorteile bringt das Druckgießen einige Herausforderungen und Einschränkungen mit sich:

• Anschaffungskosten: Die Herstellung der beim Druckguss verwendeten Formen ist teuer. Daher ist das Verfahren bei großen Stückzahlen wirtschaftlich, bei kleinen Stückzahlen jedoch nicht.
• Einrichtungszeit – Testen: Das Einrichten einer Druckgussmaschine nimmt Zeit in Anspruch, da die Form installiert und das geschmolzene Metall getestet werden muss. Sind Anpassungen erforderlich, verzögert sich der Prozess.
• MaterialbeschränkungenDruckguss funktioniert nur mit Nichteisenmetallen wie Aluminium, Zink und Magnesium. Für Teile aus Stahl oder Eisen können andere Verfahren wie Sandguss oder Feinguss erforderlich sein.
• Mängel: Bei unsachgemäßer Ausführung können beim Druckguss Defekte wie Lufteinschlüsse (Porosität), Risse oder raue Kanten entstehen. Um diese zu vermeiden, ist eine Kontrolle von Temperatur, Druck und Formdesign erforderlich.

Anwendungen für Druckgussmetall

Druckguss wird in vielen Branchen eingesetzt, da Hersteller damit schnell stabile, präzise und leichte Metallteile herstellen können. Hier sind einige gängige Anwendungen:

• Automobil: Viele Autoteile werden aus Druckguss hergestellt, darunter Motorkomponenten, Getriebegehäuse und Radteile. Aluminiumdruckguss ist beliebt, weil er Autos leichter und kraftstoffsparender macht.
• Luft- und Raumfahrt: Die Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet Druckgussmetall für Flugzeugteile, die leicht und stabil sein müssen. Es wird für Halterungen, Gehäuse und Strukturteile verwendet.
• Elektronik und Telekommunikation: Druckgussmetall wird für elektronische Geräte, Handygehäuse, Laptopteile und Kühlkörper verwendet. Es ist langlebig und ermöglicht komplexe Designs.
• Medizinisch: Für medizinische Instrumente, Gerätegehäuse und bildgebende Geräte werden häufig Druckgussteile benötigt, da diese präzise und langlebig sind. Dank der glatten Oberfläche sind sie zudem leicht zu sterilisieren.
• Industrielle Maschinen: Viele Maschinen und Werkzeuge verwenden Druckgusskomponenten, Pumpengehäuse, Getriebegehäuse und Motorteile. Diese Teile müssen robust genug sein, um starker Beanspruchung standzuhalten.
• Haushalts- und Konsumgüter: Gewöhnliche Haushaltsgegenstände, Kochgeschirr, Elektrowerkzeuge und Dekorationsgegenstände werden häufig im Druckgussverfahren hergestellt. Dies gewährleistet langlebige, hochwertige Produkte mit glatter Oberfläche.

Fazit

Druckguss ist ein Fertigungsverfahren, mit dem Industrien schnell präzise und hochwertige Metallteile herstellen können. Es vereint technisches Know-how mit praktischen Vorteilen und ermöglicht Herstellern die Herstellung komplexer Formen mit hoher Genauigkeit und glatter Oberfläche.

Einer der größten Vorteile des Druckgusses ist die Möglichkeit, verschiedene Materialien zu verarbeiten, von leichtem Magnesium bis hin zu robusten Aluminiumlegierungen. Diese Flexibilität hilft Herstellern, ihre spezifischen Anforderungen zu erfüllen, sei es in der Automobil-, Elektronik- oder Industriebranche.

Druckguss wird in der Industrie eingesetzt, weil er kostengünstig und zuverlässig ist und langlebige Teile produziert. Im Laufe der Zeit hat sich dieses Verfahren weiterentwickelt und verbessert und bietet nun mehr Möglichkeiten. Mit dem technologischen Fortschritt wird Druckguss auch in Zukunft ein fester Bestandteil der modernen Fertigung bleiben und ist daher unverzichtbar.