Was ist Hochdruck-Druckguss?

Wie es funktioniert

Hochdruckguss (HPDC) ist ein Herstellungsverfahren, bei dem geschmolzenes Metall unter erheblichem hydraulischen Druck in einen Formhohlraum gedrückt wird. Das Metall füllt die Matrize mit hoher Geschwindigkeit und wird dort von einer Hochleistungspresse festgehalten, bis die Erstarrung abgeschlossen ist. Sobald das Gussstück abgekühlt ist, öffnet sich die Matrize und das Teil wird ausgeworfen. Anschließend schließt sich die Matrize für den nächsten Zyklus wieder. Das Werkzeug selbst besteht aus zwei gehärteten Stahlblöcken, die zusammengeklemmt die Hohlraumgeometrie bilden.

Ursprünge des Prozesses

Druckguss tauchte erstmals Mitte des 18. Jahrhunderts in der Druckindustrie auf. Drucker gossen geschmolzene Blei-{6}}Zinn-Legierungen in Stahlformen, um Schriftarten für Druckmaschinen herzustellen. Von dort verbreitete sich die Technologie ziemlich schnell auf andere Fertigungssektoren. Im Jahr 1914 begann der Prozess mit der Verwendung von Zink- und Aluminiumlegierungen – Materialien, die auch heute noch die Industrie dominieren. Interessanterweise wurden die meisten der heute verwendeten Legierungen bereits Mitte der 1930er Jahre entwickelt.

Prozessaufschlüsselung

Ein typischer HPDC-Zyklus umfasst vier Hauptschritte: Chip-Vorbereitung, Injektion, Auswurf und Trimmen. Je nachdem, was Sie herstellen, gibt es Variationen wie Vakuumdruckguss, langsame Fülltechniken oder halbfeste Metallverarbeitung. So läuft der Standardprozess ab:

Die Vorbereitung
Vor jedem Zyklus reinigen die Bediener die Matrize und sprühen sie mit Trennmittel ein. Das Trennmittel erfüllt eine doppelte Aufgabe: -Es hilft, die Gusstemperatur zu kontrollieren und verhindert, dass das Gussstück beim Auswerfen festklebt.

Metallinjektion
Es gibt zwei Möglichkeiten, geschmolzenes Metall in die Form zu bringen:

Heißkammermaschineneignen sich gut für Metalle mit niedrigerem Schmelzpunkt wie Zink, Magnesium und Blei. Der Einspritzmechanismus bleibt im geschmolzenen Metallbad eingetaucht. Ein Kolben drückt Metall durch einen Schwanenhals und in die Matrize-das gesamte System wird heiß.

KaltkammermaschinenUmgang mit Materialien mit höherem Schmelzpunkt wie Aluminium und Messing. Das Metall wird in eine separate Gießhülse geschöpft oder gegossen und dann von einem hydraulischen Stößel in die Form getrieben. Sie können diese horizontal oder vertikal aufstellen. Magnesium kann in beide Richtungen gehen, obwohl die Heißkammer bei kleineren, komplizierten Teilen tendenziell besser funktioniert, da bei Kaltkammermaschinen Größenbeschränkungen gelten.

Der Einspritzdruck liegt typischerweise zwischen 1.500 und 25.000 PSI, und die Füllung erfolgt im Bruchteil einer Sekunde. Die Matrize muss während der Erstarrung unter Druck fest verschlossen bleiben-Dadurch werden alle eingeschlossenen Gase komprimiert und die Schrumpfung beim Abkühlen des Metalls ausgeglichen. Moderne Maschinen können bis zu 4.000 Tonnen Schließkraft aufbringen, um alles zusammenzuhalten.

Auswerfen und Trimmen
Sobald das Metall vollständig erstarrt ist, drücken Auswerferstifte das Gussstück aus der Kavität. Diese Stifte werden normalerweise in die bewegliche Hälfte der Matrize eingebaut und so positioniert, dass eine Beschädigung des Teils vermieden wird. Der letzte Schritt besteht darin, die Tore, Läufer und etwaige Grate abzuschneiden. Dies geschieht mit Schnitteisen oder Sägen. Abfallmaterial gelangt in der Regel direkt zurück in den Ofen für die nächste Charge.

Warum HPDC verwendet wird

Im Vergleich zu anderen Gießverfahren bringt der Hochdruck-Kokillenguss einige echte Vorteile mit sich:

Die Produktionsraten übertreffen Niederdruck- oder Schwerkraftguss. Durch die Hochgeschwindigkeitseinspritzung können Sie Teile schnell fertigen, weshalb HPDC die Großserienfertigung dominiert.

Maßhaltigkeit und Oberflächenbeschaffenheit sind hervorragend. Viele Teile werden ohne Nachbearbeitung direkt zusammengebaut, was Zeit und Geld spart. Die glatte Oberfläche verträgt auch eine Beschichtung gut. Darüber hinaus erhalten Sie im gesamten Teil eine konsistente Mikrostruktur und solide mechanische Eigenschaften.

Wandabschnitte können unglaublich dünn sein{0}}in manchen Fällen bis zu 0,40 mm oder weniger. Das ist dünner als es bei anderen Gussverfahren möglich ist. Dünne Wände reduzieren das Gewicht und ermöglichen das Eingießen von Gewindeeinsätzen, Buchsen und anderen Kleinteilen während des Gießens, wodurch die nachgelagerten Montageschritte reduziert werden.

Durch die flexible Werkzeugausstattung können Sie komplexe Geometrien in einem Schuss gießen. Und Druckgussformen halten lange, sodass sich die Werkzeugkosten über eine große Anzahl von Teilen amortisieren, was die Stückkosten senkt.

Wo es angewendet wird

Automobil
Dies ist mit Abstand der größte Markt für HPDC. Motorblöcke, Getriebegehäuse, Ölwannen, Halterungen und Strukturbauteile wie Hilfsrahmen werden alle aus Aluminium- oder Magnesiumlegierungen druckgegossen.

Medizinische Geräte
Chirurgische Instrumente, Infusionspumpen und Gehäuse von bildgebenden Geräten nutzen Druckguss für eine leichte Produktion mit hohen Stückzahlen.

Luft- und Raumfahrt
Die Luft- und Raumfahrtindustrie benötigt komplexe Präzisionskomponenten, und die Automatisierungsfähigkeiten und engen Toleranzen von HPDC erfüllen diese Anforderungen. Motorkomponenten aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen stammen üblicherweise aus Druckgussverfahren.