Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie man komplexe Automobilkomponenten herstellt? Zum Beispiel Motorblöcke, Getriebe oder Aufhängungen. Druckguss ist ein gängiges Fertigungsverfahren. Ob große Automobilkomponenten oder leichte Werkzeuge für den medizinischen Bereich – Druckguss ist die Lösung.
In diesem Artikel erfahren Sie mehr über das Verfahren. Er stellt Ihnen das Druckgussverfahren, seine Funktionsweise und seine Vorteile vor. So können Sie selbst beurteilen, ob dieses Verfahren für Ihre Fertigungsanforderungen geeignet ist.
Was ist Druckguss?
Beim Hochdruck-Druckgießen wird flüssiges Metall mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in eine gehärtete Stahlform eingespritzt. Die Form bleibt geschlossen, bis das Metall erstarrt ist. Im Gegensatz zum herkömmlichen Gießverfahren, bei dem das Metall erstarren soll, nutzt das Hochdruck-Druckgießen ein Druckeinspritzsystem (Einspritzsystem) und ein Schließsystem, um dünne Wandstärken schnell und gleichmäßig zu füllen.
In einem typischen Zyklus gelangt flüssiges Metall in eine Schusskammer (oder ein Schwanenhalssystem), wird in den Formhohlraum gepresst, erstarrt innerhalb von Sekunden und wird ausgeworfen. Die aus zwei Stahlhälften (einer festen und einer beweglichen) bestehende Matrize formt die endgültige Bauteilgeometrie.
Wie funktioniert Druckguss?
Das HPDC-Verfahren kombiniert schnelles Füllen, kontrollierten Druck und starke Klemmung, um sicherzustellen, dass das Metall den Formhohlraum vor der Erstarrung vollständig ausfüllt. Das System umfasst den Einspritzmechanismus, den Formhohlraum und die Angusskanäle, Entlüftungs- und Überlaufvorrichtungen sowie eine Klemmeinheit, die die Form unter Druck geschlossen hält.
Hier ist eine Aufschlüsselung der vier Hauptschritte im HPDC-Prozess:
Schritt 1: Werkzeugvorbereitung
Die Werkzeugvorbereitung gewährleistet gleichbleibende Qualität vor jedem Schuss. Das Werkzeug wird gereinigt, um Staub, Öl und Rückstände zu entfernen, die zu Fehlern führen könnten. Anschließend wird ein Trennmittel aufgetragen und die Werkzeugtemperatur kontrolliert, um ein reibungsloses Auswerfen der Teile und gleichbleibende Abmessungen zu gewährleisten.
Schritt 2: Injektion & Intensivierung
In Sekundenbruchteilen wird flüssiges Metall in den Formhohlraum eingespritzt. Die Form wird verschlossen, und der Kolben drückt das Metall durch das Angusskanalsystem. Der Druck wird erhöht, um eine vollständige Füllung zu gewährleisten und schrumpfungsbedingte Defekte zu minimieren.
Die Einspritzdrücke liegen je nach Verfahren typischerweise zwischen 1.500 und 25.000 psi. Die Schließkraft muss ausreichend sein, um die Düse unter dieser Belastung geschlossen zu halten.
Schritt 3: Erstarrung & Auswerfen
Sobald der Formhohlraum gefüllt ist, erstarrt das Metall unter kontrollierten Bedingungen schnell. Ist die Erstarrung ausreichend, öffnet sich die Matrize, und Auswerferstifte geben das Werkstück frei. Der richtige Auswurfzeitpunkt ist entscheidend – ein zu früher Auswurf kann dünne Wände verformen, während Verzögerungen die Zykluszeit verlängern und zu Verklemmungen führen können.
Schritt 4: Trimmen & Nachbearbeitung
Überschüssiges Metall wie Angüsse, Kanäle und Grat wird beim Entgraten entfernt. Je nach Geometrie und Toleranzen des Bauteils können hierfür Entgratwerkzeuge, Sägen oder maschinelle Bearbeitungen zum Einsatz kommen. Metallabfälle werden häufig gemäß den Richtlinien für Legierungen und Qualitätskontrolle dem Produktionsprozess wieder zugeführt.
Haupttypen von HPDC-Maschinen
Es gibt zwei Haupttypen von HPDC-Maschinen: Heißkammer- und Kaltkammermaschinen. Die Wahl hängt von der Legierung, der Teilegröße und den Produktionszielen ab.
Heißkammer-HPDC: Heißkammerspritzgießmaschinen verfügen über ein in flüssiges Metall eingetauchtes Spritzgießsystem. Diese Konstruktion ermöglicht eine hohe Produktivität und einen gleichmäßigen Spritzvorgang und eignet sich daher ideal für Zink-, Magnesium- und Bleilegierungen. Sie ist besonders geeignet für kleine, filigrane Teile, jedoch durch das Spritzvolumen begrenzt, wodurch sie sich weniger für große Gussteile eignet.
Kaltkammer-HPDC: Kaltkammer-Spritzgießmaschinen verwenden einen externen Ofen, um flüssiges Metall in eine Gießhülse zu gießen. Ein Hydraulikkolben spritzt das Metall anschließend in die Matrize. Dieses Verfahren wird häufig für Aluminium und größere Teile mit hohem Spritzvolumen eingesetzt. Kaltkammer-Spritzgießmaschinen arbeiten typischerweise horizontal, vertikale Ausführungen sind jedoch ebenfalls möglich.
| Artikel | Heißkammer-HPDC | HPDC-Kaltkammer |
|---|---|---|
| Typische Legierungen | Zink, Magnesium, Blei | Aluminium, Messing, Magnesium |
| Teilegröße | Klein bis mittelgroß, filigran | Mittelgroß bis groß, strukturell |
| Zyklusgeschwindigkeit | Sehr schnell | Schnell, aber langsamer als die Heißkammer |
| Wichtigste Einschränkung | Größen-/Temperaturgrenzen des Schusssystems | Metalltransfer-/Schrothülsenhandhabung |
Einfache Auswahl-Checkliste:
- Bei Aluminium sollte man mit der Kaltkammer-Hochdruck-Gleichstrombehandlung beginnen.
- Für kleine Zinkteile mit schnellen Zyklen empfiehlt sich das Heißkammer-Hochdruck-Gleichstromverfahren.
- Bei großen oder strukturellen Gussteilen ist das Kaltkammerverfahren in der Regel die bessere Option.
Wichtigste Vorteile des Hochdruck-Druckgusses
Das HPDC-Verfahren ist beliebt, weil es in großen Stückzahlen wiederholgenaue, endkonturnahe Teile herstellt. Durch die schnelle und druckvolle Füllung lassen sich dünne Wände, feine Details und glatte Oberflächen realisieren, wodurch es vielen anderen Gießverfahren überlegen ist.
- Hohe Produktionsraten mit kurzen Zykluszeiten.
- Dimensionskonsistenz und Wiederholbarkeit.
- Glatte Oberflächenbeschaffenheit geeignet zum Galvanisieren oder Veredeln.
- Dünnwandfähigkeit, oft bis in den Submillimeterbereich (abhängig von Legierung, Geometrie und Werkzeug).
- Komplexe Geometrie in einem einzigen Arbeitsgang, wodurch Montage- und Schweißarbeiten entfallen.
- Lange Werkzeuglebensdauer bei Programmen mit hohem Produktionsvolumen, wodurch die Werkzeugkosten pro Teil im Laufe der Zeit gesenkt werden.
Typische Anwendungen des Hochdruck-Druckgusses
HPDC eignet sich ideal für die Serienfertigung von Leichtmetallteilen, bei denen Konsistenz und Effizienz entscheidend sind. Typische Anwendungsbereiche sind:
- Automobilindustrie: Motorblöcke, Getriebegehäuse, Ölwanne, Motorlager, Querträger und andere Strukturbauteile (oft aus Aluminium oder Magnesium).
- MedizinischLeichte chirurgische Instrumente, Gerätegehäuse und Komponenten für Großserien.
- Luft- und Raumfahrt: Komplexe Leichtmetallteile, die Automatisierung und Wiederholgenauigkeit erfordern (abhängig von Konstruktions- und Qualifizierungsstandards).
Zusammenfassend
Die Wahl des richtigen Herstellungsverfahrens für Ihr Produkt ist entscheidend. Bei Yonglihao Machinery, einem führenden Unternehmen Prototypenfertigungsunternehmen, Wir sind spezialisiert auf Druckguss-Dienstleistungen Mit einem Team aus erfahrenen Ingenieuren stehen wir Ihnen zur Seite. Unsere Experten beraten Sie individuell und beantworten gerne Ihre Fragen.
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Häufig gestellte Fragen
Wie lässt sich HPDC am einfachsten erklären?
Beim HPDC-Verfahren wird flüssiges Metall mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in eine Stahlform eingespritzt, die so lange verschlossen bleibt, bis das Metall erstarrt. Für die Massenproduktion wird der Prozess schnell wiederholt.
Wie wähle ich zwischen Heißkammer- und Kaltkammer-HPDC?
Die Wahl hängt von der Legierung und der Teilegröße ab. Die Heißkammer eignet sich für Zink- und kleine Magnesiumteile mit kurzen Zykluszeiten. Die Kaltkammer ist besser für Aluminium und größere Gussteile geeignet.
Warum weist HPDC häufig ein Risiko der inneren Porosität auf?
Schnelles Befüllen kann zu Gaseinschlüssen führen, wenn Entlüftung, Schussprofile oder Düsenkonstruktionen nicht optimiert sind. Lösungen umfassen Vakuumunterstützung, verbesserte Entlüftung und kontrollierte Schussprofile.
Kann HPDC zuverlässig dünnwandige Bauteile herstellen?
Ja, HPDC eignet sich aufgrund der hohen Füllgeschwindigkeit hervorragend für dünne Wände. Die Grenzen hängen jedoch von der Legierung, der Fließlänge, dem Angussdesign und der Werkzeugtemperaturregelung ab.
Ist HPDC für kleine Chargen geeignet?
Normalerweise nicht. HPDC ist aufgrund der Investitionen in Maschinen und Werkzeuge bei großen Stückzahlen kosteneffizient. Für kleine Chargen können andere Verfahren wirtschaftlicher sein.
