Druckguss

Druckguss: Ein tiefer Einblick in den Prozess, die Typen und warum wir ihn verwenden

Druckguss ist einer der Fertigungsbegriffe, die man in der Branche ständig hört. Im Grunde handelt es sich dabei um eine Methode zur Herstellung von Metallteilen mit wirklich hoher Präzision, die in der Regel auf der Grundlage spezieller Druckgusslegierungen erfolgt. In diesem Beitrag werfen wir einen genauen Blick darauf, was dieser Prozess eigentlich beinhaltet, erläutern die verschiedenen Möglichkeiten, wie er durchgeführt werden kann, und finden heraus, warum so viele Hersteller ihn anderen Optionen vorziehen.

Was genau ist Druckguss?

Wenn Leute fragen: „Was ist Druckguss?“ ist die einfachste Antwort: Es handelt sich um einMetallgussTechnik, die auf Metallstempeln basiert – bei denen es sich im Grunde nur um wiederverwendbare Formen handelt –, um das Endprodukt zu formen. Das Kernkonzept ist ziemlich einfach: Man nimmt geschmolzenes Metall, gießt oder spritzt es in diese Stahlformen und lässt es dann dort ruhen, bis es erstarrt. Sobald das Metall wieder fest geworden ist, nehmen Sie das Teil aus der Form, führen ein paar Aufräumarbeiten durch und schon kann es losgehen.

Wenn wir über Druckguss sprechen, sprechen wir meistens über Nichteisenmetalle. Wir betrachten Materialien wie Aluminium, Zink, Magnesium und verschiedene Legierungen dieser Metalle. Allerdings ist es möglich, auch andere Metalle zu verwenden, wenn diese einen ähnlichen Schmelzpunkt haben, die genannten sind jedoch die gebräuchlichsten.

Wenn Sie darüber nachdenken, ist Druckguss dem Spritzguss tatsächlich sehr ähnlich. Der Hauptunterschied besteht lediglich im Material. Beim Spritzgießen wird in der Regel geschmolzener Kunststoff verarbeitet, während beim Druckguss geschmolzenes Metall (oder manchmal auch Metallpulver mit Bindemitteln) verarbeitet wird. Da es sich hier um Metall handelt, erfordert der Prozess naturgemäß deutlich höhere Temperaturen und deutlich höhere Drücke. Deshalb müssen die Formen (Matrizen) aus hochfestem Stahl gefertigt sein; Sie müssen robust genug sein, um mit dieser Art von Stress umzugehen. Kunststoffformen können aus billigerem Material hergestellt werden, aber für Metall benötigen Sie hochbelastbaren Stahl.

Wo verwenden wir Druckguss?

Druckgussteile sieht man überall in verschiedenen Branchen. Es kommt wirklich häufig vor, dass Dinge wie:

• Autos und LKWs:Dinge wie Motorblöcke, Getriebegehäuse und sogar Felgen sind häufig aus Druckguss.
• Elektronik:Wenn Sie sich das Gehäuse Ihres Laptops, Smartphones oder Ihrer Kamera ansehen, besteht eine gute Chance, dass es auf diese Weise hergestellt wurde.
• Haushaltsgeräte:Einfache Dinge wie Halterungen, Griffe an Kühlschränken oder Kühlkörper.
• Flugmaschinen:Die Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet es für verschiedene Armaturen und Flugzeugteile.
• Werksausrüstung:Industriepumpen, Ventilkörper und Hochleistungsgehäuse.

Aufschlüsselung des Druckgussprozesses

Die eigentliche Mechanik des Prozesses kann sich ein wenig ändern, je nachdem, welches Metall Sie verwenden oder was das fertige Teil leisten muss. Manchmal wird das Metall beispielsweise einfach durch die Schwerkraft hineingegossen, ein anderes Mal wird es unter wahnsinnig hohem Druck hineingeschossen.

Aber im Allgemeinen umfasst ein typischer Zyklus normalerweise sechs Hauptschritte:

1. Erstellen der Form

Das Wichtigste zuerst: Sie benötigen eine Form. In dieser Branche handelt es sich bei der Form um eine Metallmatrize, die im Inneren einen Hohlraum aufweist, der genau wie das Teil geformt ist, das Sie herstellen möchten. Heutzutage verwenden Ingenieure ausgefeilte Software wie CAD und CFD, um diese Dinge zu entwerfen. Sie führen Simulationen durch, um die Durchflussraten, die Temperatur und die Wärmeableitung zu überprüfen, um sicherzustellen, dass alles funktioniert, bevor sie es tatsächlich bauen.

Sobald das Design gut ist, schneiden Werkzeugbauer die Form mit CNC-Maschinen aus Stahl. Dies ist ein äußerst kritischer Schritt. Wenn Sie sich die Zeit nehmen, eine wirklich hochwertige -Form herzustellen, ersparen Sie sich später viele Kopfschmerzen, etwa schlechte Oberflächen oder Teile, die sich nicht vollständig füllen.

2. Bereiten Sie die Form vor

Bevor Sie mit dem Gießen beginnen können, müssen Sie die Form vorbereiten. Dabei handelt es sich in der Regel um zwei Hälften: eine feste Seite und eine bewegliche Seite. Sie müssen die Form reinigen und erhitzen. Anschließend sprühen Sie die Innenseite mit einem Gleitmittel ein. Dieses Schmiermittel ist wichtig, da es dabei hilft, die Temperatur zu kontrollieren, das Anhaften des Metalls verhindert und das spätere Herauslösen des Teils erleichtert. Sobald es geschmiert ist, klemmt die Maschine die beiden Hälften richtig fest zusammen.

3. Einspritzen des Metalls

Jetzt kommt das Hauptereignis. Sie müssen diese Form mit geschmolzenem Metall füllen. Sie können dies mit tunSchwerkraft-Druckguss, wo man einfach das Metall hineingießt und die Schwerkraft die Arbeit erledigen lässt. Oder Sie können verwendenHochdruck--Druckguss. Hier wird das Metall mit Drücken zwischen 100 und 1800 bar eingespritzt. Die Hochdruckmethode ist normalerweise besser, wenn Sie dünne Wände, komplexe Formen und eine glattere Oberfläche wünschen, da der Druck das Metall in jede noch so kleine Spalte drückt.

4. Die Abkühlphase

Nachdem das Metall drin ist, müssen Sie warten. Beim Abkühlen geht es darum, das Metall erstarren zu lassen. Sie müssen dies sorgfältig kontrollieren, denn wenn es zu schnell oder zu langsam abkühlt, könnte die innere Struktur des Metalls beschädigt werden. Sie müssen im Grunde nur warten, bis es fest genug ist, um sich zu bewegen.

5. Auswerfen (Entfernen des Teils)

Sobald das Teil fest ist, entspannt die Maschine die Formhälften. Dann drücken Auswerferstifte (die in die Form eingebaut sind) das Gussstück heraus. Dies kann von Hand erfolgen, in der Regel erfolgt dies jedoch automatisch durch Maschinen.

6. Der letzte Schliff

Selbst nachdem das Teil draußen ist, ist man noch nicht ganz fertig. Normalerweise ist zusätzliches Metall angebracht – etwa die „Angusskanäle“ oder „Angusskanäle“, an denen das Metall in die Form gelangt. Die musst du abschneiden. Normalerweise wird das Altmetall einfach zurück in den Ofen geworfen, um dort erneut eingeschmolzen zu werden. Manchmal muss das Teil geschliffen oder bearbeitet werden, damit es perfekt aussieht, aber oft ist es direkt aus der Form ziemlich gut.

Die verschiedenen Typen: Heiß- vs. Kaltkammer

Es gibt einige Möglichkeiten, Druckguss herzustellen, aber die beiden wichtigsten, die Sie wirklich kennen müssen, sindHeiße KammerUndKalte Kammer.

Warmkammer-Druckguss

In diesem Aufbau wird der Ofen tatsächlich gebautinnendie Maschine. Sie wird „Heißkammer“ genannt, weil das Metall direkt in der Maschine heiß gehalten wird. Es gibt ein „Schwanenhals“-System, das das Metall in die Matrize einspeist. Da das Metall bereits geschmolzen und fertig ist, geht dieser Prozess sehr schnell vonstatten. Die Zyklen können superschnell sein, was sie ideal für die Massenproduktion macht. Der Haken: Man kann es nicht superheiß machen, sonst werden die Maschinenkomponenten beschädigt. Daher wird dies meist für Metalle mit niedrigerem Schmelzpunkt wie Zink, Blei oder Magnesium verwendet.

Kaltkammer-Druckguss

Dies gilt für Metalle, die bei viel höheren Temperaturen schmelzen, wie etwa Aluminium oder Kupfer. Sie können diese nicht in der Gießmaschine schmelzen, da dies den Einspritzmechanismus zerstören würde. Stattdessen schmilzt man das Metall in einem separaten Ofen in der Nähe. Dann schöpft ein Arbeiter (oder ein Roboterarm) mit einer Schöpfkelle das geschmolzene Metall auf und gießt es in den Einspritzzylinder der Maschine (die „Kältekammer“). Dann drückt ein hydraulischer Kolben es in die Matrize. Es ist ein langsamerer Prozess als die Heißkammermethode, aber er ist notwendig, wenn Sie Teile aus stärkeren Materialien wie Aluminiumlegierungen wünschen.

Warum mögen Hersteller Druckguss? (Die Vorteile)

Druckguss ist nicht neu, aber immer noch einer der Favoriten in der Welt der Fertigung. Aus folgenden Gründen bleiben die Leute dabei:

• Komplexe Formen sind einfach:Mit dieser Methode können Sie wirklich komplizierte Teile herstellen. Aufgrund des hohen Drucks kann das Metall sehr dünne Wände füllen, die mit anderen Gussverfahren einfach nicht bewältigt werden können.
• Ideal für die Massenproduktion:Sobald Sie die Form haben, können Sie Teile unglaublich schnell auspumpen. Es ist äußerst effizient bei der Herstellung von Tausenden oder Millionen desselben Artikels.
• Modern und hoch-Tech:Es funktioniert gut mit Automatisierung, Robotern und moderner Designsoftware. Es passt genau in eine High-{1}}-Fabrik.
• Auf lange Sicht günstig:Klar, die Maschine und die Form kosten im Vorfeld viel. Aber die Kostenpro Teilist sehr niedrig, wenn Sie große Mengen produzieren. Dies ist eine der günstigsten Arbeitsweisen, wenn Sie viel produzieren.
• Glatte Oberfläche:Meistens sehen die Teile wirklich gut aus. Oft muss nicht viel poliert oder geschliffen werden, was Zeit und Geld spart.

Es ist nicht perfekt (Die Einschränkungen)

Natürlich hat Druckguss auch seine Schattenseiten. Es ist wichtig, realistisch einzuschätzen, was nicht möglich ist.

• Teuer zu starten:Die größte Hürde sind die Anschaffungskosten. Die Herstellung der Form (des Werkzeugs) ist sehr teuer. Wenn Sie nur 50 Teile herstellen müssen, verwenden Sie keinen Druckguss. Es lohnt sich nur, wenn Sie Tausende verdienen.
• Blasen und Porosität:Da das Metall so schnell eingeschossen wird, kann es zu Turbulenzen kommen, die Luftblasen im Metall einschließen. Ingenieure versuchen, dieses Problem durch gutes Formendesign zu beheben, aber es besteht immer ein Risiko.
• Größenbeschränkungen:Damit lassen sich keine massiven Teile herstellen. Die Größe der Matrizen und Maschinen ist begrenzt. Wenn Sie ein riesiges Metallrohr benötigen, benötigen Sie wahrscheinlich eine andere Methode, zSchleuderguss.

Zum Abschluss

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Druckguss im Wesentlichen ein Kraftpaket der modernen Fertigung ist. Dadurch können wir ohne großen Aufwand komplexe, leichte und stabile Metallteile herstellen. In puncto Geschwindigkeit und Oberflächenbeschaffenheit übertrifft es ältere Methoden wie Sandguss und ist daher die erste Wahl für Dinge wie Aluminium-Autoteile.

Aufgrund der hohen Anschaffungskosten und Größenbeschränkungen ist es zwar nicht jedermanns Sache, für die Massenproduktion ist es jedoch kaum zu schlagen. Mit zunehmender Technologie, mehr Automatisierung und besseren Simulationen wird der Druckguss immer effizienter.

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