Was ist Druckguss
Druckguss ist ein Fertigungsverfahren zur Herstellung von Metallteilen mit hoher Maßgenauigkeit und Oberflächengüte. Dabei wird geschmolzenes Metall unter hohem Druck in eine Form gepresst. Die Form wird durch zwei gehärtete Stahlformen erzeugt, die in die gewünschte Form gebracht werden.
Der Prozess beginnt mit dem Schmelzen des Metalls, typischerweise Aluminium, Zink oder Magnesium, in einem Ofen. Anschließend wird das geschmolzene Metall mithilfe einer hydraulischen Presse unter hohem Druck in die Form gespritzt. Das Metall erstarrt schnell in der Form, und die beiden Formhälften werden geöffnet, um das fertige Teil freizugeben.
Druckguss wird häufig zur Herstellung komplexer Teile mit dünnen Wänden eingesetzt, beispielsweise von Motorblöcken, Getriebegehäusen und verschiedenen Komponenten aus der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Auch bei der Herstellung von Konsumgütern wie Spielzeug, Küchengeschirr und Elektronik ist das Verfahren beliebt.
Druckguss
Druckguss ist ein relativ spezialisiertes Verfahren, das sich vorwiegend im 20. Jahrhundert entwickelt hat. Der grundlegende Prozess umfasst Folgendes: Geschmolzenes Metall wird in eine Stahlform gegossen/gespritzt und erstarrt durch hohe Geschwindigkeit, konstanten und zunehmenden Druck (beim Druckguss) und Abkühlen zu einem festen Gussstück. Der Vorgang selbst dauert normalerweise nur wenige Sekunden und ist eine schnelle Möglichkeit, Metallprodukte aus Rohmaterial zu formen. Druckguss eignet sich für Materialien wie Zinn, Blei, Zink, Aluminium, Magnesium bis hin zu Kupferlegierungen und sogar Eisenlegierungen wie Edelstahl. Die heute im Druckguss hauptsächlich verwendeten Legierungen sind Aluminium, Zink und Magnesium. Von den frühen Druckgussmaschinen, die die Formwerkzeuge vertikal ausrichteten, bis hin zum heute gängigen Standard der horizontalen Ausrichtung und des Betriebs, der vier Spannstangen und der vollständig computergesteuerten Prozessschritte hat sich das Verfahren im Laufe der Jahre weiterentwickelt.
Die Branche hat sich zu einer weltweiten Produktionsmaschine entwickelt, die Komponenten für eine Vielzahl von Anwendungen herstellt, von denen viele für den Einzelnen erreichbar sind, da die Produktanwendung von Druckgussteilen so vielfältig ist.
Vorteile des Druckgusses
Einige der Vorteile des Druckgusses:
• Das Verfahren ist für die Produktion großer Stückzahlen geeignet.
• Im Vergleich zu anderen Metallumformungsverfahren (z. B. spanabhebende Bearbeitung) können relativ komplexe Gussteile schnell hergestellt werden.
• Hochfeste Komponenten, die im Gusszustand hergestellt werden (abhängig vom Komponentendesign).
• Maßwiederholbarkeit.
• Dünne Wandabschnitte möglich (zB 1–2,5 mm).
• Gute lineare Toleranz (zB 2 mm/m).
• Gute Oberflächengüte (zB 0,5–3 µm).
Beim Warmkammer-Druckguss wird ein Metallblock in einem Ofen geschmolzen, der sich in der Nähe der festen Halbplatte der Druckgussmaschine befindet. Anschließend wird das geschmolzene Metall über einen Tauchkolben direkt durch den Schwanenhals und die Düse in das Werkzeug eingespritzt. Schwanenhals und Düse müssen beheizt werden, um ein Gefrieren des Metalls vor dem Erreichen des Formhohlraums zu verhindern. Die gesamte Heiz- und Schmelzekomponente dieses Verfahrens begründet die Bezeichnung Warmkammer. Das Schussgewicht wird durch Hub, Länge und Durchmesser des Kolbens sowie die Größe der Hülse/Kammer bestimmt. Auch die Düse spielt eine Rolle und sollte bei der Werkzeugkonstruktion berücksichtigt werden. Sobald das Metall im Formhohlraum erstarrt ist (was nur wenige Sekunden dauert), öffnet sich die bewegliche Halbplatte der Maschine, an der die bewegliche Hälfte der Form befestigt ist. Das Gussteil wird aus der Formfläche ausgestoßen und aus dem Werkzeug entfernt. Die Formflächen werden anschließend über ein Sprühsystem geschmiert, die Form schließt sich, und der Prozess beginnt von vorne.
Dank dieses geschlossenen Schmelz-/Einspritzsystems und der minimalen mechanischen Bewegung kann Warmkammer-Druckguss eine höhere Wirtschaftlichkeit in der Produktion erzielen. Beim Warmkammer-Druckguss wird vorwiegend Zinklegierung verwendet, deren relativ niedriger Schmelzpunkt weitere Vorteile bietet: geringerer Maschinenverschleiß (Topf, Schwanenhals, Hülse, Kolben, Düse) und geringerer Werkzeugverschleiß (also längere Werkzeugstandzeiten im Vergleich zu Aluminium-Druckgusswerkzeugen – vorbehaltlich der Abnahme der Gussqualität).
Der Name „Kaltkammer“ leitet sich vom Verfahren ab, bei dem geschmolzenes Metall in eine Kaltkammer/Schussbüchse gegossen wird, die durch die feste Werkzeughälfte mit deren Rückseite verbunden ist. Warmhalte-/Schmelzöfen für geschmolzenes Metall befinden sich typischerweise so nah wie möglich am Schussende der Druckgussmaschine, sodass ein manueller Bediener oder eine automatische Gießpfanne das für jeden Schuss/Zyklus benötigte geschmolzene Metall mit einer Pfanne entnehmen und in eine Gießöffnung in der Büchse/Schusskammer gießen kann. Eine mit dem Stößel der Maschine verbundene Kolbenspitze (ein Verschleiß- und Austauschteil, das unter Berücksichtigung der Wärmeausdehnung präzise auf den Innendurchmesser der Schussbüchse zugeschnitten ist) drückt das geschmolzene Metall durch die Schusskammer in den Formhohlraum. Die Druckgussmaschine leitet nach Aufforderung den ersten Schritt ein, um das geschmolzene Metall an der Gießöffnung in der Büchse vorbeizudrücken. Weitere Schritte erfolgen unter erhöhtem Hydraulikdruck des Stößels, um das geschmolzene Metall in den Formhohlraum zu spritzen. Der gesamte Vorgang dauert nur wenige Sekunden. Der schnell zunehmende Druck und der Temperaturabfall des Metalls bewirken, dass das Metall im Formhohlraum erstarrt. Die bewegliche Halbplatte der Druckgussmaschine (an der die bewegliche Werkzeughälfte befestigt ist) öffnet sich und wirft das erstarrte Gussteil aus der Formfläche. Das Gussteil wird entnommen, die Formflächen werden mit einem Sprühsystem geschmiert, und anschließend beginnt der Zyklus von vorne.
Kaltkammermaschinen eignen sich für Aluminiumdruckguss. Maschinenteile (Schieberkammer, Kolbenspitze) können im Laufe der Zeit ausgetauscht werden. Die Kammern können zur Erhöhung ihrer Haltbarkeit metallbehandelt werden. Aluminiumlegierungen werden aufgrund des relativ hohen Schmelzpunkts von Aluminium und der Notwendigkeit, das Risiko der Eisenaufnahme, die bei Eisentiegeln besteht, zu verringern, in einem Keramiktiegel geschmolzen. Da Aluminium eine relativ leichte Metalllegierung ist, eignet es sich für große und schwere Druckgussteile oder für Anwendungen, bei denen erhöhte Festigkeit und Leichtigkeit der Druckgussteile erforderlich sind.
