Druckguss

Was ist Druckguss?

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Druckguss ist ein bedeutendes Metallbearbeitungsverfahren zur Herstellung von Metallgussteilen. Dabei wird geschmolzenes Metall unter hohem Druck in einen präzisionsgefertigten Formhohlraum eingespritzt, um komplexe und detaillierte Teile herzustellen. Die beim Druckguss verwendeten Formen bestehen typischerweise aus gehärtetem Werkzeugstahl und ermöglichen die Herstellung von Teilen mit außergewöhnlicher Genauigkeit und Wiederholbarkeit.

Druckguss ist ein bevorzugtes Verfahren für die Massenproduktion, da sich damit hochpräzise Komponenten mit komplizierten Details herstellen lassen. Viele Alltagsprodukte wie Wasserhahngriffe, Türgriffe und Automobilkomponenten werden mit diesem Verfahren hergestellt. Druckguss ist für seine Fähigkeit bekannt, Teile mit feinen Details, strukturierten Oberflächen und Produktnamen herzustellen, ohne dass eine zusätzliche Bearbeitung erforderlich ist.

Bei diesem Verfahren werden hauptsächlich Nichteisenmetalle wie Zink, Kupfer, Aluminium und Magnesium zur Herstellung von Teilen verwendet. Für Stahl- und Eisengussteile werden üblicherweise alternative Verfahren wie Feinguss und Sandguss eingesetzt. Druckguss wird wegen seiner Effizienz, Präzision und Eignung für die Massenproduktion geschätzt und ist daher ein weit verbreitetes Verfahren in verschiedenen Branchen.

Hauptschritte des Druckgussprozesses

Die Herstellung und Montage der Gussform ist die erste Phase des Druckgussprozesses und umfasst die Vorbereitung und Wartung der Gussform, die aus zwei Hälften besteht. Bevor mit der nächsten Teileinjektion begonnen wird, muss jede Werkzeughälfte gereinigt werden, um alle Rückstände der vorherigen Injektion zu entfernen, und anschließend muss geschmiert werden. Schmierung ist wichtig, um die Maßgenauigkeit zu verbessern, die Anzahl der Hohlräume und Seitenkerne zu erhöhen und einen reibungslosen Betrieb sicherzustellen. Abhängig vom verwendeten Material kann eine Schmierung nach 2 oder 3 Zyklen statt nach jedem Zyklus erforderlich sein. Nach der Schmierung werden die beiden Formhälften geschlossen und sicher in der Druckgussmaschine eingespannt. Es wird ausreichend Kraft ausgeübt, um die Matrize während des Metalleinspritzvorgangs sicher geschlossen zu halten. Die Zeit, die zum Schließen und Spannen der Matrize benötigt wird, hängt von der jeweiligen Maschine ab, wobei größere Maschinen aufgrund ihrer größeren Spannkräfte mehr Zeit benötigen. Diese Zeit kann anhand der Trockenzykluszeit der Maschine geschätzt werden.

Das Einspritzen ist eine kritische Phase im Druckgussprozess. Dabei geht es um die Umwandlung des Metalls von seinem geschmolzenen Zustand, der im Ofen auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, bis zum Einspritzen in die Form. Die Art der Übertragung der Metallschmelze hängt von der Art der verwendeten Druckgussmaschine ab, ob es sich um eine Warmkammer- oder eine Kaltkammermaschine handelt. Sobald die Metallschmelze fertig ist, wird sie mit hohem Druck, typischerweise zwischen 1.000 und 20.000 psi, in die Form eingespritzt. Die Hochdruckeinspritzung zwingt das geschmolzene Metall dazu, innerhalb der Form zu erstarren. Die in die Matrize eingespritzte Metallmenge wird als Schuss bezeichnet. Die Einspritzzeit wird durch die vollständige Füllung aller Kanäle und Hohlräume in der Matrize bestimmt. Diese Zeit ist typischerweise sehr kurz, normalerweise weniger als 0,1 Sekunden, um eine vorzeitige Erstarrung irgendeines Teils des Metalls zu verhindern. Die Einspritzzeit kann durch die thermodynamischen Eigenschaften des Materials und die Wandstärke des Teils beeinflusst werden. Dickere Wandabschnitte erfordern längere Einspritzzeiten. Beim Kaltkammer-Druckguss wird zusätzliche Zeit benötigt, um die Metallschmelze manuell in die Gießkammer zu schöpfen.

Das Abkühlen ist ein entscheidender Schritt im Druckgussprozess, da es den Beginn der Erstarrung des geschmolzenen Metalls markiert, das in den Formhohlraum eingespritzt wird. Die endgültige Form des Gussstücks entsteht, wenn der gesamte Hohlraum gefüllt ist und das geschmolzene Metall erstarrt. Die Form kann erst geöffnet werden, wenn das Gussstück vollständig erstarrt ist. Die Abkühlzeit wird von verschiedenen thermodynamischen Eigenschaften des Metalls, der maximalen Wandstärke des Gussstücks und der Komplexität der Form beeinflusst. Größere Wandstärken und komplexe Formhohlräume erfordern aufgrund des zusätzlichen Widerstands gegen den Wärmefluss längere Abkühlzeiten. Die Schätzung der Abkühlzeit ist wichtig, um die ordnungsgemäße Erstarrung und Integrität des Gussstücks sicherzustellen.

Nach Abschluss der Abkühlphase werden die Formhälften geöffnet und das Gussstück über einen Auswurfmechanismus aus dem Formhohlraum ausgeworfen. Der Zeitpunkt zum Öffnen der Gussform kann anhand der Trockenzykluszeit der Maschine angenähert werden, während die Auswurfzeit durch die Größe der Gussstückhülle bestimmt wird und die Zeit umfasst, die erforderlich ist, bis das Gussstück aus der Gussform gelöst wird. Da das Gussstück während des Abkühlvorgangs schrumpft und an der Gussform festklebt, muss der Auswurfmechanismus Kraft aufwenden, um das Gussstück zu entfernen. Sobald das vorherige Gussstück ausgeworfen ist, wird die Matrize festgeklemmt, um den nächsten Einspritzvorgang vorzubereiten. Dieser Prozess gewährleistet eine effiziente und kontinuierliche Produktion von Gussteilen.

Nach dem Abkühlvorgang muss überschüssiges Material, das in den Kanälen der Form erstarrt ist und am Gussstück anhaftet, entfernt werden. Dieser Besäumvorgang kann durch manuelles Schneiden oder Sägen oder mit einer Besäumpresse erfolgen. Die Zeit, die zum Beschneiden des überschüssigen Materials benötigt wird, wird in erster Linie durch die Größe des Gussstückumrisses bestimmt. Sobald das Zuschneiden abgeschlossen ist, kann das Abfallmaterial zur Verwendung in anderen Druckgussproduktionen recycelt oder entsorgt werden. Recyceltes Material muss möglicherweise einer Aufbereitung unterzogen werden, um die richtige chemische Zusammensetzung zu erreichen, bevor es wieder in den Druckgussprozess eingeführt werden kann. Dies sorgt für eine effiziente Materialausnutzung und minimiert den Abfall im Druckguss-Produktionszyklus.

Arten von Druckguss

Der Druckgussprozess kann in zwei Haupttypen eingeteilt werden:

Warmkammer-Druckguss wird hauptsächlich für Legierungen wie Zink, Magnesium oder Kupfer eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird das Einspritzsystem in ein Becken aus geschmolzenem Metall getaucht, daher der Name „Heißkammer“. Der Ofen ist über ein Zuführsystem namens Schwanenhals mit der Maschine verbunden. Wenn der Zyklus beginnt, zieht sich der Kolben zurück, sodass das geschmolzene Metall über eine Öffnung im Einspritzzylinder den Schwanenhals füllen kann. Wenn sich der Kolben anschließend nach unten bewegt, verschließt er die Öffnung und treibt das geschmolzene Metall durch den Schwanenhals und die Düse in die Matrize. Sobald das Metall erstarrt ist, bewegt sich der Kolben nach oben und die Matrize öffnet sich, um das Teil auszuwerfen. Dieses Verfahren bietet den Vorteil einer kurzen Zykluszeit und macht den Transport des Metalls aus einem separaten Ofen überflüssig. Es ist jedoch nur für Legierungen geeignet, die den Einspritzzylinder nicht angreifen.

Der Kaltkammer-Druckguss wird hauptsächlich zur Herstellung von Aluminium-Druckgussteilen eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird eine Pfanne verwendet, um die Metallschmelze aus dem Warmhalteofen in die unbeheizte Schusskammer oder den Einspritzzylinder zu überführen. Anschließend wird das Metall mithilfe eines hydraulischen Kolbens in die Matrize eingespritzt. Der Hauptnachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es im Vergleich zum Warmkammer-Druckgussverfahren relativ langsamer ist.

Vorteile von Druckguss

Vielseitigkeit in der Größe: Druckguss ermöglicht die Herstellung von Teilen mit einer Vielzahl von Formen und Größen. Im Gegensatz zu anderen Fertigungsverfahren wie dem Schmieden unterliegt der Druckguss keinen Beschränkungen hinsichtlich der Form der Teile und führt häufig dazu, dass die Teile in ihrer Endform hergestellt werden.

Erhöhte Haltbarkeit: Druckgussteile sind im Allgemeinen stärker als ihre Gegenstücke aus Kunststoff, selbst wenn dünnere Teile beteiligt sind. Sie halten einem breiten Temperaturbereich stand und eignen sich daher für den Einsatz in rauen Umgebungen und extremen Temperaturbedingungen.

Hohe Produktionseffizienz: Die Möglichkeit, komplexe Teile in Endform mit minimalem oder keinem Bearbeitungsaufwand herzustellen, verkürzt die Produktionszeit erheblich. Daher gilt Druckguss als eines der effizientesten Verfahren zur Massenproduktion komplexer Teile aus Nichteisenmetallen.

Umweltfreundliche Herstellung: Im Gegensatz zu Kunststoffen, deren vollständiger Abbau Hunderte von Jahren dauert, werden Druckgussteile hauptsächlich aus recycelten Materialien hergestellt. Ungefähr 95 % des beim Druckguss verwendeten Metalls werden aus wiedergewonnenen Teilen recycelt, was es zu einem nachhaltigen Material macht, das ohne Qualitätsverlust wiederverwendet werden kann. Dies macht Druckguss zu einer umweltfreundlichen Fertigungstechnik.

Gussteile mit dünnerer Wandung: Beim Druckguss können aufgrund des hohen Drucks während des Einspritzvorgangs im Vergleich zum Sandguss oder Kokillenguss Teile mit dünnerer Wandstärke hergestellt werden. Dies ermöglicht eine Leichtbauweise und reduziert den Bedarf an Nachbearbeitungen.

Einsatzgießen: Das Druckgussverfahren ermöglicht das Gießen von Einsätzen zur Bildung spezifischer Merkmale wie Gewindeeinsätze, Heizelemente oder hochfeste Lagerflächen. Diese Fähigkeit erhöht die Vielseitigkeit und Funktionalität von Druckgussteilen.

Nachteile von Druckguss

Einer der Hauptnachteile des Druckgusses sind die hohen Produktionskosten. Sowohl die erforderliche Gießausrüstung als auch die Formen und zugehörigen Komponenten sind im Vergleich zu anderen Gießverfahren teuer. Daher ist Druckguss bei großen Produktionsmengen am kostengünstigsten. Darüber hinaus ist das Verfahren auf Metalle mit hoher Fließfähigkeit beschränkt und die Gussgewichte müssen im Bereich von 30 Gramm bis 10 kg liegen. Beim Standard-Druckgussverfahren kann das endgültige Gussstück eine geringe Porosität aufweisen, die eine Wärmebehandlung oder ein Schweißen verhindern kann. Die Gasausdehnung in den Poren beim Erhitzen kann zu Mikrorissen im Inneren des Teils und zum Abblättern der Oberfläche führen. Folglich eignet sich Druckguss nur für Teile, bei denen die Weichheit akzeptabel ist, und ist nicht für Teile geeignet, die eine Härtung durch Prozesse wie Durchhärten oder Einsatzhärten sowie Anlassen erfordern.

Anwendung unserer Druckgussteile

Unsere Hochdruck-Druckgussdienstleistungen finden Anwendung in einer Vielzahl von Branchen, darunter:

Freizeitfahrzeuge: Wir sind stolz darauf, Herstellern der Freizeitfahrzeugindustrie erstklassige Druckgussdienstleistungen anzubieten.

Medizin: Unser Druckgussunternehmen ist auf die Herstellung hochwertiger Druckgussteile für medizinische Anwendungen spezialisiert, darunter chirurgische Instrumente, Krankenhausausrüstung, Getriebe für Krankenhausbetten und peristaltische Pumpen.

Ampeln: Wir sind ein führendes Druckgussunternehmen für die Herstellung von Gehäusen für Straßen- und Ampelgehäuse, PED-Boxen und Aluminium-Lichtgehäusen.

Außenbeleuchtung: Unser Fachwissen erstreckt sich auf fachmännische Dienstleistungen im Bereich Aluminiumdruckguss für die Herstellung von Außenbeleuchtungsprodukten, einschließlich Gehwegleuchtengehäusen, Bullet-Leuchten, Busleuchten und Wandleuchten. Wir bieten auch Fähigkeiten im Bereich LED- und hocheffiziente Außenbeleuchtung an.

Schusswaffen: CFS Foundry ist ein führendes Druckgussunternehmen für die Schusswaffenindustrie, das sich auf Druckguss-Abzugsbügel und andere Schrotflinten- und Gewehrteile spezialisiert hat.

Industrieausrüstung: Unsere Druckgussdienstleistungen umfassen die Herstellung verschiedener Arten von Industrieausrüstung, wie z. B. Kompressor- und Kolbenpleuelstangen, Porter-Cable-Pumpengehäuse, Wandlagergehäuse, Industriepumpen und Luftkompressoren. Unsere Druckgussteile bieten unabhängig vom Produkt eine verbesserte Festigkeit und Leistung zu niedrigen Stückkosten.

Telekommunikation: Wir sind ein versierter Druckgusshersteller für Produkte der Telekommunikationsindustrie, einschließlich elektrischer Gehäuse, Verbindungsfrontplatten, Wellenleiter, Antennenhalterungen und HF-Filter.

Druckgusslegierungen bei Keming Machinery:

Aluminium-Druckguss:

Aluminium ist aufgrund seines breiten Anwendungsspektrums die am häufigsten verwendete Legierung für den Druckgussprozess. Einer der Hauptvorteile von Aluminium-Druckgussteilen ist ihr geringes Gewicht, während sie dennoch den höchsten Betriebstemperaturen aller Druckgusslegierungen standhalten. Aluminium weist außerdem eine hohe Dimensionsstabilität für komplexe Formen und dünnwandige Anwendungen auf. Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und guten mechanischen Eigenschaften ist es eine bevorzugte Wahl für verschiedene Anwendungen, von Gehäusen für Unterhaltungselektronik bis hin zu Schiffsanwendungen. Darüber hinaus machen seine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit sowie die EMI-Abschirmeigenschaften Aluminiumdruckguss zu einer hervorragenden Wahl für Gehäuse in Netzwerk- und Telekommunikationsanwendungen und sorgen für eine effektive Wärmeableitung elektronischer Komponenten. Das geringe Gewicht von Aluminiumdruckgussteilen macht sie ideal für handgeführte Anwendungen wie Elektrowerkzeuge und tragbare Geräte und wird häufig in der Automobilindustrie eingesetztFlugzeug- und Luft- und Raumfahrtanwendungen zur Gewichtsreduzierung und Kraftstoffeffizienz. Darüber hinaus sind Aluminium-Druckgussteile für hohe Präzisionsanforderungen einfach zu bearbeiten und können problemlos chromatiert, eloxiert, lackiert oder pulverbeschichtet werden.

Zinkdruckguss:

Zinkdruckgusslegierungen sind dafür bekannt, dass sie am einfachsten zu gießen sind und im Vergleich zu Aluminium- und Magnesiumlegierungen im Allgemeinen zu einer längeren Werkzeuglebensdauer führen, was die Herstellung von Zinkdruckgussteilen wirtschaftlich macht. Unsere Zinkdruckgussanlage umfasst Warmkammermaschinen mit einem Schließdruck von 225 bis 750 Tonnen, die es uns ermöglichen, hochwertige Teile nach Endform- oder nahezu Endform-Spezifikationen herzustellen. Darüber hinaus lassen sich Zinkdruckgussteile leicht bearbeiten, um hohe Präzisionsanforderungen zu erfüllen. Die Eigenschaften von Zinklegierungen machen sie auch zu einer hervorragenden Wahl für verschiedene Oberflächenveredelungen wie Galvanisierung, konventionelle Lackierung und Pulverbeschichtung.

Mit unseren Druckgusskapazitäten bieten wir hochwertige Aluminium- und Zinkdruckgussteile zu wettbewerbsfähigen Preisen. Unsere Druckgussteile werden an ausländische Unternehmen in Ländern wie den USA, Großbritannien, Australien, Kanada und Südafrika exportiert. Wir bieten OEM-Dienstleistungen an, um spezifische Produktanforderungen zu erfüllen. Kontaktieren Sie uns, um Ihre Bedürfnisse zu besprechen!