Einleitung
Beim Druckguss werden Metalle in geschmolzene Form erhitzt, bevor sie in einer Form in die gewünschte Form und Struktur gebracht werden. Diese Fertigungstechnik wurde bereits im frühen 1800. Jahrhundert eingesetzt und sorgte dank mehrerer Weiterentwicklungen dafür, dass Teile mit Maßgenauigkeit hergestellt werden konnten.
Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über den Druckguss, einschließlich der Art, der Schritte bei der Herstellung von Teilen, der Materialoptionen, der Oberflächenveredelung und anderer komplizierter Aspekte.
Was ist Druckguss?
Druckguss ist ein Prozess zur Herstellung von Teilen, bei dem Metalle und Legierungen geschmolzen werden, bevor sie in eine vorgefertigte Form eingespritzt werden. In Druckgussformen, meist aus Aluminium oder Stahl, kühlt das verflüssigte Metall ab und verfestigt sich in der vorgesehenen Form des Teils.
Diese Formen werden normalerweise mit einem anderen Verfahren wie der CNC-Bearbeitung hergestellt und sind häufig für den einmaligen Gebrauch bestimmt. Diese Funktion macht das Druckgießen zu einem hochpräzisen Herstellungsverfahren, das Wiederholbarkeit gewährleistet und die Teile die Anforderungen an enge Toleranzen erfüllen.
Klassifizierung des Druckgussverfahrens
Während es mehrere Druckgussverfahren gibt, werden in der verarbeitenden Industrie zwei gängige Verfahren eingesetzt. Dabei handelt es sich um die Hit-Kammer- und Kaltkammer-Druckgussverfahren. Tatsächlich handelt es sich im Grunde genommen um denselben Prozess, mit spezifischen Unterschieden.
Lassen Sie uns ohne große Umschweife die beiden Druckgussverfahren untersuchen.
Heißkammerdruckguss
Warmkammer-Druckguss ist das schnellere und gebräuchlichere Verfahren. Es eignet sich jedoch besser für Metalle und Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt wie Zink, Blei und Zinn. Bei diesem Verfahren wird das bereits erhitzte und geschmolzene Metall unter hohem Druck, reguliert durch ein Hydrauliksystem, direkt in die Form eingespritzt. Da das Metall in der Form abkühlt und sich in der gewünschten Form verfestigt, wird der Gießzyklus beschleunigt.
Kaltkammerdruckguss
Da der Warmkammer-Druckguss häufiger und schneller erfolgt, verhält es sich beim Kaltkammer-Druckguss umgekehrt. Außerdem ist es die günstigere Wahl für Metalle mit hohem Schmelzpunkt, wie z. B. Aluminiumlegierungen. Bei diesem Verfahren wird das geschmolzene Metall zunächst in die Kaltkammer geleitet, bevor es unter extremem Druck in die Form eingespritzt wird.
Das zur Aufrechterhaltung des Hochdrucks verwendete Hydrauliksystem ist bei beiden Methoden ähnlich. Allerdings erfordert der Kaltkammer-Druckguss einen deutlich höheren Druck als der Warmkammer-Druckguss. Der Kaltkammer-Druckguss ist die bessere Methode, da er mit mehr Metalloptionen kompatibel ist. Darüber hinaus verringert es Maschinenkorrosion und das Risiko einer Beschädigung des Pumpsystems.
Die Schritte im Druckguss
Unabhängig von der Art der Druckgusskammer, mit der Sie arbeiten, erfolgt der Vorgang in ähnlichen Schritten. Nachfolgend finden Sie einen kurzen Überblick über die gesamten Schritte im Druckgussprozess.
Formvorbereitung und Spannen
Der erste Schritt besteht darin, die Form für den Druckguss vorzubereiten. Dieser Schritt ist tatsächlich entscheidend, da er eine entscheidende Rolle für das Ergebnis des Prozesses spielt. Bei der Formreparatur wird die Gussform gereinigt, um alle Verunreinigungen zu entfernen, und sie wird geschmiert, um das Einspritzen und Auswerfen des endgültigen Gussformteils zu erleichtern. Klemmen und sichern Sie die Matrize nach der Formvorbereitung, um einen hohen Druck aufrechtzuerhalten.
Schmelzen und Einspritzen
Während dieser Schritt bedeutet, dass Sie das Metall schmelzen und in die Schusskammer gießen, gibt es einen kleinen Unterschied. Nachdem das Metall bei hoher Temperatur und hohem Druck geschmolzen wurde, wird es je nach Verwendungszweck in eine heiße oder kalte Kammer geleitet. Anschließend wird das Metall noch unter hohem Druck in das Hydrauliksystem eingespritzt.
Abkühlung und Erstarrung
Nach dem Einspritzen durchläuft die Druckgussform im Allgemeinen eine Abkühlphase und schließlich eine Verfestigung ihres Inhalts. Diese Phase ist für die Haltbarkeit des Druckgusses von entscheidender Bedeutung, daher ist vor dem Auswerfen eine optimale Abkühlung und Erstarrung in die Form der entworfenen Form erforderlich.
Auswurf
Nach dem Erstarren entspannt der Hersteller die Gussform, woraufhin der Auswurfmechanismus aktiviert wird, der das feste Gussstück aus der Gussform drückt.
Zuschneiden und andere Nachbearbeitung
Zu diesem Zeitpunkt haben Sie bereits Ihr Druckgussteil. Daher entfernt der Hersteller Überschüsse im Fichtenholz und in den Kufen, auch im fertigen Produkt. Verwenden Sie eine Besäumsäge oder eine Matrize, um einen optimalen Beschnitt zu gewährleisten. Anschließend können Sie weitere Nachbearbeitungsvorgänge wie Eloxieren oder Galvanisieren durchführen, um die allgemeinen Eigenschaften des Produkts weiter zu verbessern.
Gängige Materialien für die Druckgusstechnik
Während Druckguss für verschiedene Metalloptionen geeignet ist, wird er für Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt bevorzugt. Aufgrund dieser Funktion wird es häufiger für Nichteisenmetalle verwendet. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über Standardmetalllegierungen, die mit Druckguss-Herstellungstechniken kompatibel sind.
Aluminiumlegierung
Beispiele für Aluminiumlegierungen für den Druckguss sind ADC12, ADC1, A360, A380, A413, B390, EN AC 43500 und A356. Wie Standardaluminium sind diese Legierungen für ihr hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bekannt, was sie zu einer guten Wahl für die Herstellung von Leichtbauteilen macht, die eine hohe Festigkeit erfordern.
Darüber hinaus sind sie korrosionsbeständig und verfügen über eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit, wodurch sich Aluminiumlegierungen hervorragend für den Druckguss eignen. Darüber hinaus können Aluminiumdruckgussteile auch unter rauen Bedingungen ihre Dimensionsstabilität beibehalten.
Zinklegierung
Typische Zinklegierungen für Druckgussteile sind ZDC3 und ZDC5. Diese Zinklegierungen sind für ihren Schmelzpunkt bekannt, der unter 800 Grad Fahrenheit liegt. Diese Eigenschaft macht sie zu einer ausgezeichneten Wahl für den Druckguss. Darüber hinaus sind Zinkdruckgussteile sehr duktil, verfügen über eine gute Wärmeleitfähigkeit und Dimensionsstabilität und eignen sich daher für die Herstellung komplexer Designs.
Magnesiumlegierung
Die Standard-Magnesiumlegierung für Druckgussteile ist AZ91D. Seine Haupteigenschaft ist das geringe Gewicht, was es zu einer beliebten Wahl für die Herstellung von Komponenten für die Luft- und Raumfahrtindustrie macht, wo eine geringe Dichte ein entscheidendes Kriterium ist. Aufgrund seiner Entflammbarkeit wird Magnesium jedoch im Allgemeinen bei der Herstellung verwendet.
Kupferlegierung
Beispiele für Kupferlegierungen für den Druckguss sind H58, H59, H62, H65 und H68. Kupferlegierungen sind für ihre hervorragenden Leitfähigkeitseigenschaften bekannt. Außerdem sind sie relativ korrosionsbeständig. Diese beiden Eigenschaften machen sie zu einer guten Wahl für die Herstellung von Druckgussteilen.
Optionen zur Oberflächenveredelung und Nachbearbeitung von Druckgussteilen
Druckgussteile sind mit verschiedenen Oberflächenveredelungs- und Nachbearbeitungsmöglichkeiten kompatibel. Nachfolgend finden Sie eine kurze Übersicht über die verschiedenen passenden Ausführungen Druckgussprodukt.
Sandstrahlung
Beim Sandstrahlen, manchmal auch Strahlstrahlen genannt, wird abrasives Material unter hohem Druck auf die Oberfläche der Teile geschleudert. Je nach Verwendungszweck kann es eine raue Oberfläche glätten, eine glatte Oberfläche aufrauen oder einfach dabei helfen, Druckgussfehler und -mängel zu kaschieren. Es ist dem Perlenstrahlen ziemlich ähnlich.
Allerdings ist Sandstrahlen aggressiver und erzeugt dichtere Beschichtungen. Daher ist es die bessere Wahl, um Druckgussmetalloberflächen von Verunreinigungen zu befreien. Dennoch dienen beide ähnlichen Anwendungen zur Verbesserung der Gesamtoberflächeneigenschaften eines Teils, einschließlich der Ästhetik und der Widerstandsfähigkeit gegen Stöße, Kratzer und Korrosion.
Pulverbeschichtung
Die Pulverbeschichtung ist ein typischer Veredelungsvorgang für Druckgussteile. Dabei werden geladene Pulverpartikel auf die Oberfläche eines Materials aufgetragen. Es gewährleistet jedoch die Maskierung von Herstellungsfehlern und Schönheitsfehlern und verbessert gleichzeitig Dicke, Aussehen und mechanische Eigenschaften.
Daher ist das fertige Produkt langlebiger und widerstandsfähiger gegen Kratzer, Stöße und Korrosion. Darüber hinaus ist die Pulverbeschichtung umweltfreundlich, da sie keine giftigen oder schädlichen Stoffe verwendet oder erzeugt.
Lackierung
Das Lackieren ist aufgrund seiner Einfachheit wohl die am häufigsten verwendete Oberflächenveredelung. Dabei werden Farben oder manchmal auch Emaille oder Lack auf die Oberfläche des fertigen Teils gesprüht. Das Endergebnis dieser Oberflächenveredelung ist ein glänzenderes und ästhetisch ansprechenderes Teil.
Eloxieren
Eloxieren ist ein weiterer Prozess, der die Oberflächenqualität einer Druckgussmetalloberfläche verbessert. Bei diesem Verfahren wird auf der Oberfläche des Metalls ein anodischer Oxidfilm erzeugt, der für eine zusätzliche Schichtdicke sorgt und die Ästhetik verbessert. Im Gegensatz zur zuvor besprochenen Veredelung ist sie relativ teuer.
Außerdem handelt es sich um eine eher standardmäßige Oberfläche für Aluminiumteile, obwohl auch andere Nichteisenmetalle wie Zink mit dieser Oberfläche kompatibel sind. Nach dieser Endbearbeitung weist das resultierende Druckgussstück ein verbessertes Aussehen sowie eine verbesserte mechanische und chemische Beständigkeit auf, was seine Haltbarkeit erhöht.
Galvanotechnik
Beim Galvanisieren handelt es sich um das Standard-Galvanisieren oder das stromlose Verfahren. Bei beiden Verfahren werden die Druckgussteile mit einem anderen Metall mit verbesserten mechanischen und chemischen Eigenschaften, wie beispielsweise Korrosionsbeständigkeit, beschichtet. Der Hauptunterschied besteht darin, dass elektrischer Strom den Galvanisierungsprozess katalysiert, während Mineralien die stromlose Galvanisierung der Druckgussteile katalysieren.
Teflonbeschichtung
Bei der Teflonbeschichtung handelt es sich um einen chemischen Beschichtungsprozess, bei dem Teflon verwendet wird – ein Kunststoffmaterial, das chemisch als Polytetrafluorethylen (PTFE) bekannt ist. Der Prozess besteht darin, die Metalloberfläche mit diesem wasserfesten Kunststoff zu besprühen, wodurch das Teil verbessert wird. Die resultierende Oberfläche ist nicht korrodierend und weniger reaktiv, da sie als mechanische Barriere das Teil abschirmt und eine längere Haltbarkeit gewährleistet.
Imprägnierung
Bei der Imprägnierung handelt es sich um einen weiteren Beschichtungsprozess, der als Sättigungsbeschichtung oder Porositätsversiegelung bezeichnet wird, da dabei poröse Substrate mit einer Porenstruktur verwendet werden, die das gesamte Substrat durchdringt. Der daraus resultierende Prozess sorgt dafür, dass die Poren mit Duroplasten und Harzpolymeren gefüllt werden, wodurch das Material weiter verstärkt wird. Daher wird das resultierende Druckgussmaterial mit besseren mechanischen, chemischen und allgemeinen Oberflächeneigenschaften verbessert.
Maschinenbauer und OEMs müssen ihre Gussteile reinigen, bevor sie mit der Endbearbeitung beginnen. Während die Oberflächenveredelung dazu beiträgt, Verunreinigungen zu maskieren, ist es besser, einige davon, wie Öl und Schmiermittel, vor der Veredelung zu reduzieren oder zu entfernen, um die Qualität der Oberfläche weiter zu verbessern.
Anwendungen von Druckgussteilen
Druckguss ist äußerst vielseitig und eignet sich zur Herstellung verschiedener Strukturen, einschließlich komplexer Teile. Diese Eigenschaft macht es zu einer gängigen Fertigungstechnik in verschiedenen Branchen. Nachfolgend finden Sie einen kurzen Überblick über seinen Einsatz in einigen der beliebtesten Branchen der Welt.
Automobilindustrie
Druckguss ist ein typisches Verfahren zur Herstellung von Teilen für die Automobilindustrie. Es wird für die Herstellung einfacher bis komplexer Teile verwendet, wie unter anderem Getriebe, Motorblöcke und Zylinderköpfe, Kupplungen, Steckverbinder und Getriebekomponenten.
Luft-und Raumfahrtindustrie
Aufgrund seiner relativ hohen Präzision, Vielseitigkeit und Kosteneffizienz eignet es sich zur Herstellung von Teilen für die Luft- und Raumfahrtindustrie. Es produziert Teile, die vorgegebene Qualitäts- und Sicherheitsstandards erfüllen. Diese Teile halten rauen Bedingungen stand und gewährleisten Haltbarkeit und enge Toleranzspezifikationen.
Elektronik- und Konsumgüterindustrie
Die Elektroindustrie ist ein weiterer wichtiger Sektor, der sie nutzt Druckgussprodukte für die Herstellung verschiedener Geräte. Der Herstellungsprozess dient zur Herstellung von Elektro- und Haushaltskomponenten wie Schaltanlagen, Leistungsschaltern, Verbindungsstangen, Kompressorkolben, Schalttafeln usw.
Medizintechnik
Durch Druckguss können Teile hergestellt werden, die den FDA-Standards und Sicherheitsvorschriften entsprechen, was es zu einem geeigneten Verfahren für die Herstellung medizinischer Geräte und Werkzeuge macht. Mit diesem Verfahren werden langlebige medizinische Instrumente und Geräte hergestellt.
Weitere Anwendungen
Neben all den oben besprochenen Anwendungen bietet Druckguss noch Anwendungen in verschiedenen Branchen, beispielsweise bei der Herstellung von Teilen für Möbel oder anderen Haushaltskomponenten. Beispielsweise wird es bei der Herstellung von Hardware wie Spültischarmaturen, Schubladengriffen und -knöpfen, Türgriffen, Spielzeug, Gehäusen von Elektrowerkzeugen, Kühlkörpern usw. verwendet.
Vor- und Nachteile von Druckguss
In diesem Abschnitt werden die Vor- und Nachteile des Druckgusses bei der Herstellung von Teilen und Strukturen erörtert.
Vorteile von Druckguss
Druckguss ist aufgrund seiner geringen Produktionskosten und der einfachen Herstellung ein gängiges Herstellungsverfahren. Nachfolgend finden Sie spezifischere Vorteile des Druckgusses.
- Ermöglicht die Erstellung einfacher bis komplexer Teile
- Geringere Arbeits- und Werkzeugkosten im Vergleich zu anderen Verfahren wie der maschinellen Bearbeitung
- Bietet hochpräzise Fertigung und hält enge Toleranzspezifikationen ein
- Schnelle Produktionsraten bei hoher Effizienz
- Es handelt sich um ein äußerst vielseitiges Verfahren, das für verschiedene Metallarten geeignet ist, darunter Aluminium, Zink, Kupfer und Magnesium.
- Umweltfreundlich, da die meisten Materialien für diesen Prozess recycelbar sind
Nachteile von Druckguss
Im Folgenden sind einige der Nachteile dieses Prozesses aufgeführt
- Für große Blechkonstruktionen ungeeignet
- Abhängig von der Komplexität des Teils kann es beim Druckguss zu längeren Produktionszykluszeiten kommen.
- Ungeeignet für Metalle mit hohem Schmelzpunkt
Faktoren, die sich auf die Druckgusskosten auswirken
Druckguss ist im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren wie maschineller Bearbeitung und 3D-Druck relativ kostengünstig. Einige spezifische Kriterien können jedoch die Herstellungskosten beim Druckguss erhöhen. \
Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über einige dieser Faktoren.
Werkzeug- und Formenkosten
Unabhängig vom Herstellungsprozess spielen die Form- und gesamten Werkzeugkosten eine entscheidende Rolle bei den resultierenden Produktionskosten. Beim Druckguss müssen Hersteller oft zunächst die Form herstellen, bevor sie mit dem Druckguss des Teils fortfahren. Daher bestimmt der Herstellungsprozess zur Herstellung der Druckgussform die Kosten.
Wahl des Materials
Auch das ausgewählte Material für den Druckguss beeinflusst die Herstellungskosten. Im Allgemeinen sind einige Materialien teurer; Aluminium ist beispielsweise teurer als Kohlenstoffstahl und Titan ist sogar teurer als Aluminium. Daher ist bei der Verwendung eines kostspieligen Materials mit einer Gesamtsteigerung der Gesamtproduktionskosten zu rechnen. Darüber hinaus erfordern einige Materialien möglicherweise mehr Hitze und Druck zum Druckgießen. In diesem Fall erhöhen sie die Produktionskosten durch die Verarbeitung.
Optionen zur Oberflächenveredelung
Auch die Nachbearbeitung des Druckgusses hat Einfluss auf die Produktionskosten. Dies reicht von der grundlegenden Endbearbeitung wie Besäumen bis hin zu umfangreicheren Endbearbeitungen wie Lackieren und Galvanisieren. Daher wirken sich die tatsächlichen Kosten dieser Operation auf den Preis aus.
Während das Trimmen meist für alle erwartet wird DruckgussprodukteHersteller können das Erscheinungsbild durch weitere Veredelung verbessern und so die Haltbarkeit des Teils und die Gesamtkosten verbessern. Sie gehen beispielsweise davon aus, dass das Lackieren weniger kostet als das Plattieren oder andere anspruchsvolle Nachbearbeitungen.
Toleranz- und Qualitätsanforderungen
Strenge Toleranz- und Qualitätsstandards beeinflussen die Herstellungskosten. Hersteller benötigen oft spezielle Werkzeuge und Oberflächenveredelung, um sicherzustellen, dass die Teile enge Toleranzen und hohe Qualitätsanforderungen erfüllen. Die Herstellung dieser Teile erfordert besondere Sorgfalt, eine erhöhte Präzisionsüberwachung und Qualitätsanalyse, was zu höheren Kosten führt.
Teilegröße, Gewicht und Volumen
Auch die erforderliche Größe, das Gewicht und die Menge der Druckgussteile wirken sich auf die Kosten aus. Größe und Gewicht bestimmen beispielsweise den Materialverbrauch, die Herstellungszeit und den Energieverbrauch. Daher werden umfangreichere und schwerere Komponenten mehr kosten. Bei der Herstellung großer Stückzahlen können jedoch die Kosten pro Teil sinken, da dieselben Werkzeuge und Spezifikationen erforderlich sind, die Produktionskosten jedoch auf die einzelnen Komponenten verteilt werden.
Zintilons fachmännische Druckgussdienstleistungen
Während Druckguss relativ einfach ist, erfordert das Erreichen gewünschter Ergebnisse Fachwissen. Daher sollten Sie mit einem seriösen Dienstleister zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass Ihre Fertigung alle erforderlichen Designspezifikationen erfüllt.
Zintilon ist ein erfahrener Druckgussdienstleister. Wir verfügen über hochqualifizierte Fachleute mit den richtigen Fähigkeiten, um Ihnen dabei zu helfen, Ihre Sicherheit zu gewährleisten Druckgussprodukte zu Ihrem Verwendungszweck passt. Wir bieten sogar fachkundige Beratung zur besten Art und Weise, Ihr Stück zu erstellen, wenn Sie Klärungsbedarf haben.
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Schlussfolgerung
Druckguss ist ein wichtiger Prozess zur Herstellung von Metallteilen. Es ist äußerst vielseitig, kostengünstig und effizient für die Herstellung von Teilen mit unterschiedlichen Formen, Strukturen und Präzisionsstandards. Diese Eigenschaften machen es zu einer wertvollen Fertigungstechnik für die industrielle Fertigung. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Überblick über alles, was Sie über den Prozess wissen müssen, bevor Sie ihn für Ihre Fertigung auswählen.
FAQs
Was ist ein Druckguss?
Ein Druckguss bezieht sich auf das Ergebnis des Druckguss-Herstellungsprozesses. Es handelt sich um eine Teilmetallkomponente, die im Druckgussverfahren hergestellt wird.
Was ist ein Druckgusswerkzeug?
Mit dem Druckgusswerkzeug ist explizit die Kokille oder Stahlform gemeint, die integraler Bestandteil des Gussprozesses ist. Die Form wird normalerweise mithilfe eines geeigneten Herstellungsverfahrens vorgefertigt, das die Form, das Design, die Struktur und andere Spezifikationen des gewünschten Produkts definiert.
Wie unterscheidet sich Druckguss vom Spritzguss?
Während beide Prozesse einige Gemeinsamkeiten aufweisen und manche sie möglicherweise sogar mit derselben Methode verwechseln, unterscheiden sich Druckguss und Spritzguss. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Metallteile durch Druckguss hergestellt werden und bei der Herstellung von Kunststoffteilen Spritzguss bevorzugt wird.
Großartig, zusammen
