Wie funktioniert Metalldruckguss?

Bei Yonglihao Machinery bieten wir Druckgussdienstleistungen für Präzisionsmetallbauteile an. Dieser Leitfaden erklärt Ihnen Schritt für Schritt den Druckgussprozess, damit Sie die einzelnen Phasen mit der Teilequalität, Fehlern und der Wiederholgenauigkeit in Verbindung bringen können.

Was ist Metall-Druckguss?

Beim Metalldruckguss wird geschmolzenes Metall unter hohem Druck in eine Stahlform eingespritzt. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung präziser und reproduzierbarer Teile. Der Begriff “hoher Druck” ist hierbei entscheidend. Er bewirkt das schnelle Füllen und Verdichten des Metalls beim Abkühlen. Dadurch lassen sich enge Toleranzen erzielen.

Beim Druckguss werden meist Nichteisenmetalle wie Aluminium, Zink und Magnesium verwendet. Das Ergebnis ist ein formnahes Bauteil mit guter Oberflächengüte und hoher Konsistenz.

Wichtige Elemente innerhalb einer Druckgussanlage

Ein Druckgusssystem verfügt über mehrere “versteckte” Merkmale im Inneren das Werkzeug. Diese Merkmale lenken den Metallfluss und verhindern Gaseinschlüsse. Wer nur die äußeren Formhälften betrachtet, verkennt den Bereich, der für die Qualität entscheidend ist.

• Formhohlraum und Trennlinie: Dies definiert die Form des Bauteils. Die Trennlinie muss verhindern, dass Metall austritt.
• Angusskanal / Anguss / Gussast: Dieses System befördert Metall mit kontrollierter Geschwindigkeit in den Hohlraum.
• Überlauf und Entlüftungsöffnungen (oder Vakuumanschlüsse): Diese bieten Luft und Oxiden einen Platz zum Entweichen.
• Kühlkanäle: Sie führen Wärme ab. Dies steuert die Erstarrung und die Zykluszeit.
• Auswerferstifte + Schieber/Kerne: Diese lösen das Teil nach dem Erstarren beschädigungsfrei.

In der Praxis fungieren Anguss, Entlüftung und Kühlung als ein System. Sie bestimmen, wie sich der Hohlraum füllt, wie Luft entweicht und wie die Schwindung ausgeglichen wird.

Schritt für Schritt: So funktioniert der Druckgussprozess

Beim Druckguss wird die Form geschlossen und verpresst. Anschließend wird der Formhohlraum schnell gefüllt. Beim Erstarren des Metalls steigt der Druck. Danach kühlt das Material ab, die Form öffnet sich, das Formteil wird ausgeworfen und nachbearbeitet. Jeder Schritt hat einen klar definierten Zweck. Fehler entstehen, wenn hier die Kontrolle vernachlässigt wird.

Werkzeugvorbereitung

Die Werkzeugvorbereitung umfasst Reinigen, Vorwärmen und Auftragen von Schmiermittel. Dies erleichtert das Ablösen des Werkstücks von der Werkzeugoberfläche und sorgt für eine stabile Temperaturverteilung. Eine gleichmäßige Werkzeugtemperatur verhindert Probleme wie Kaltverklebungen und Lötstellen und trägt zur Herstellung gleichbleibender Abmessungen bei.

Schmiermittel schützt zudem die Werkzeugoberfläche und gewährleistet einen gleichmäßigen Auswurf. Zu viel Schmiermittel kann jedoch die Gasbildung erhöhen und zu Porosität führen.

Klemmen

Die Klemmung versiegelt die Formhälften während des Metalleinspritzens. Ist die Klemmkraft zu gering, kann flüssiges Metall zu Gratbildung führen. Auch eine ungenaue Formausrichtung kann dies verursachen.

Deshalb sind die Passung der Form und der Zustand der Zugstange von großer Bedeutung. Sie sind genauso wichtig wie der Einspritzdruck.

Füllung (Schuss)

Beim Gießvorgang wird flüssiges Metall durch das Gießsystem eingespritzt. Es fließt in Kanäle und Angüsse und anschließend in den Formhohlraum. Ziel ist es, den Formhohlraum vollständig zu füllen, bevor das Metall erstarrt. Dies muss möglichst ohne zu starke Turbulenzen geschehen, da diese Lufteinschlüsse verursachen können.

Viele Maschinen arbeiten mit einem Geschwindigkeitsprofil. Das bedeutet einen kontrollierten Start, gefolgt von einer schnellen Befüllung nahe dem Einlass. Dieses Verfahren gewährleistet eine vollständige Befüllung und minimiert gleichzeitig das Risiko von Gaseinschlüssen.

Intensivierung & Halten

Nachdem der Hohlraum gefüllt ist, wird der Druck erhöht und gehalten. Dadurch wird das Metall verdichtet. Diese Verdichtungsphase gleicht die Schwindung beim Aushärten des Metalls aus und verbessert die Dichte.

Bei zu geringer oder zu kurzer Verdichtung können Probleme auftreten. Es kann zu Schrumpfungsporosität oder Schwachstellen in dicken Abschnitten kommen.

Kühlung

Die Kühlung führt die Wärme über die Matrize und ihre Kühlkanäle ab. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis das Bauteil ausreichend fest ist, um ausgeworfen zu werden. Eine gleichmäßige Kühlung reduziert Verzug und Maßänderungen. Hotspots können in dickeren Bereichen zu Schrumpfungsfehlern führen.

Die Abkühlzeit hängt von der Legierung und der Wandstärke ab. Sie ist außerdem mit dem Wärmegleichgewicht des Werkzeugs verknüpft. Zu starke Kühlung verringert den Ausstoß und kann zum Verkleben der Teile führen.

Werkzeugöffnung und Auswurf

Sobald das Werkstück erstarrt ist, öffnet sich die Matrize. Auswerferstifte drücken das Werkstück von der Auswerferseite ab. Entformungsschrägen, Verrundungen und die Auswerferkonstruktion beeinflussen den Auswurf. Sie entscheiden darüber, ob der Auswurf reibungslos oder beschädigt erfolgt.

Schlitten und Kerne ziehen sich zurück, um Hinterschnitte zu lösen. Ungünstiges Timing oder zu geringes Entformungsgefälle können Schleifspuren und Beschädigungen verursachen.

Zuschneiden & Grundarbeiten

Durch das Abtrimmen werden Angüsse, Gussgrate und sonstige Überstände entfernt. Dieser Schritt ist Teil des Produktionsprozesses. Die Reste werden häufig wieder eingeschmolzen und wiederverwendet. Dies beeinflusst den Schmelzprozess und dessen Reinheit.

Das Teil muss möglicherweise nachbearbeitet werden, um Löcher oder Gewinde zu bohren. Viele Druckgussteile müssen jedoch nur beschnitten und leicht entgratet werden.

Heißkammer vs. Kaltkammer

Warm- und Kaltkammer-Druckguss Sie unterscheiden sich. Sie unterscheiden sich darin, wo das Metall geschmolzen wird. Sie unterscheiden sich auch darin, wie es in das Einspritzsystem gelangt. Dies beeinflusst die Zykluszeit und die Auswahl der verwendbaren Legierungen.

Heißkammer

Warmkammer-Druckguss Das flüssige Metall wird in der Maschine gehalten und durch einen in die Schmelze eingetauchten Schwanenhals eingespritzt. Diese Konstruktion ermöglicht kurze Zykluszeiten und eine gleichmäßige Metallzufuhr.

Es eignet sich am besten für Legierungen mit niedrigen Schmelzpunkten, wie Zink. Für viele Aluminiumlegierungen ist es aufgrund von Hitze- und Korrosionsproblemen ungeeignet.

Kaltkammer

Beim Kaltkammer-Druckguss wird das Metall in einem separaten Ofen geschmolzen. Anschließend wird es mit einer Gießpfanne in eine Gießhülse befördert. Ein Kolben spritzt das Metall unter hohem Druck in die Form.

Diese Konfiguration eignet sich gut für Aluminiumlegierungen und Werkstoffe mit höheren Temperaturen. Der Transferschritt führt in der Regel zu längeren Zyklen. Sie wird häufig für größere Bauteile und Aluminiumgehäuse eingesetzt.

Die wenigen Prozessvariablen, die die Teilequalität bestimmen

Die Teilequalität hängt von einigen Schlüsselfaktoren ab. Dazu gehören Temperaturkontrolle, Füllverhalten und Nachdruck. Auch Entlüftung und Kühlungsgleichgewicht sind entscheidend. Wer diese fünf Faktoren erklären kann, kann die meisten Ergebnisse beim Druckguss nachvollziehen.

Metalltemperatur und Werkzeugtemperatur

Heißeres Metall fließt besser. Ist es jedoch zu heiß, kann dies zu vermehrtem Löten und Oxidation führen. Die Chiptemperatur muss stabil sein. Ist sie zu niedrig, verursacht dies Fehlgüsse. Ist sie zu hoch, erhöht sich die Gratbildung und das Anhaften von Metallteilen.

Eine bewährte Methode zielt auf ein “thermisches Fenster” ab. Dies ist der Punkt, an dem das Metall vollständig durchdringt und auf vorhersehbare Weise erstarrt.

Schussgeschwindigkeitsprofil

Die Schussgeschwindigkeit beeinflusst, wie sich der Hohlraum vor dem Erstarren füllt. Sie wirkt sich auch auf den Lufteinschluss aus. Zu starke Turbulenzen erhöhen den Gaseinschluss und die Porosität. Dies gilt insbesondere bei mangelhafter Entlüftung. Ein kontrolliertes Geschwindigkeitsprofil ist oft besser als die Verwendung der maximalen Schussgeschwindigkeit.“

Intensivierungsdruck & Haltezeit

Eine höhere Verdichtung kann die Dichte verbessern. Allerdings erhöht sie auch das Risiko von Gratbildung, wenn die Schließung nicht optimal ist. Die Haltezeit muss der Erstarrungszeit am Anguss entsprechen. Andernfalls kann der Druck die Schwindung nicht kompensieren. Dies ist ein häufiger Grund dafür, dass zwei Betriebe mit derselben Legierung unterschiedliche Ergebnisse erzielen.

Entlüftung / Vakuum

Die Luft muss aus dem Hohlraum entweichen, bevor die Lüftungsöffnungen mit Metall abgedichtet werden. Sind die Lüftungsöffnungen zu klein, verstopft oder falsch positioniert, bleibt Gas im Inneren zurück. Dadurch entstehen Poren.

Vakuum-Druckguss kann dazu beitragen, eingeschlossene Gase zu reduzieren. Saubere Entlüftungswege und die korrekte Zeiteinteilung sind jedoch weiterhin erforderlich.

Kühlgleichgewicht

Ungleichmäßige Abkühlung erzeugt thermische Unterschiede. Dies führt zu Verformungen und Größenänderungen. Hotspots erhöhen zudem das Risiko von Lunkerbildung in dickeren Bereichen.

Wenn Sie Probleme mit der Wiederholgenauigkeit beheben möchten, überprüfen Sie zuerst die Kühlungsbalance. Sie ist oft eine “stille” Fehlerursache.

Kurze Checkliste zur Qualitätskontrolle:

• Ist die Werkzeugtemperatur von Schuss zu Schuss stabil?
• Sind die Entlüftungsöffnungen und Überläufe sauber und frei?
• Ist das Schussprofil kontrolliert, nicht einfach nur “schnell”?
• Hält die Intensivierung bis zum Einfrieren des Tors an?
• Ist die Kühlung gleichmäßig, ohne dass es zu dauerhaften Hitzespitzen kommt?

Schnelle Fehlerbehebung

Die meisten Druckgussfehler sind kein Mysterium. Sie sind das Ergebnis von Problemen mit der Luftführung, der Abdichtung, dem Schwinden des Speisers und der Temperaturkontrolle.

Porosität

Porosität Es gibt zwei Hauptursachen: Entweder wird beim Füllen Gas eingeschlossen oder die Schwindung wird beim Aushärten des Metalls nicht ausreichend zugeführt. Gasporosität hängt oft mit Turbulenzen und unzureichender Entlüftung zusammen. Schwindungsporosität entsteht durch zu geringen Nachdruck oder unzureichende Zuführungswege.

Fixierrichtung: Verbessern Sie die Entlüftung bzw. das Vakuum. Reduzieren Sie Turbulenzen durch das Schussprofil. Stellen Sie sicher, dass Intensität und Haltezeit mit dem Gate-Freeze übereinstimmen.

Blitz

Gratbildung entsteht, wenn flüssiges Metall austritt. Es sickert unter Druck durch die Trennfuge oder um Einsätze herum. Meist handelt es sich zunächst um ein Dichtungsproblem, dann um ein Druckproblem.

Fixierrichtung: Prüfen Sie Passung und Ausrichtung der Matrize. Prüfen Sie die Schließkraft und die Unterstützung der Trennlinie. Passen Sie anschließend den Einspritz- und Intensivierungsdruck an.

Kaltabschaltung / Fehlstart

Ein Kaltverschluss oder eine Fehlform entsteht, wenn Metallfronten nach teilweisem Erstarren aufeinandertreffen. Dies kann auch vorkommen, wenn der Formhohlraum nicht vollständig gefüllt wird. Häufige Ursachen hierfür sind eine zu niedrige Metall- oder Werkzeugtemperatur. Auch eine langsame Füllung oder ein zu enger Anguss können die Folge sein.

Fixierrichtung: Die Werkzeugtemperatur stabilisieren. Die Metalltemperatur anpassen. Die Anguss- und Materialführung verbessern. Das Schussgeschwindigkeitsprofil optimieren.

Abschluss

Mit der Weiterentwicklung der Fertigung entwickelt sich auch die Druckgusstechnologie weiter. Innovationen in der intelligenten Fertigung und Automatisierung eröffnen der Druckgussindustrie neue Möglichkeiten. Moderne Druckgussmaschinen integrieren zunehmend intelligente Sensoren und KI-gesteuerte Steuerungssysteme, um Produktionsparameter in Echtzeit zu überwachen und anzupassen und so Präzision und Effizienz zu steigern. Darüber hinaus erweitert die Entwicklung neuer Materialien wie hochfester Legierungen und Verbundwerkstoffe die Einsatzmöglichkeiten des Druckgusses und ermöglicht es, höhere Leistungsanforderungen zu erfüllen.

Bei Yonglihao Machinery, Wir engagieren uns für die Weiterentwicklung der Druckgusstechnologie. Wir investieren aktiv in modernste Anlagen und Technologien, um unsere Qualität zu sichern. Druckguss Unsere Prozesse sind weiterhin branchenführend. Gleichzeitig erweitern wir kontinuierlich die Expertise unseres Teams, um unseren Kunden Service von höchster Qualität zu bieten.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das grundlegende Funktionsprinzip des Metalldruckgusses?

Das Verfahren funktioniert, indem flüssiges Metall mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in eine Form gepresst wird. Das Metall wird dann beim Erstarren verdichtet. Diese druckgesteuerte Fülltechnik ermöglicht dünne Wände, Detailgenauigkeit und Wiederholbarkeit.

Warum verbessert hoher Druck die Maßhaltigkeit?

Hoher Druck trägt dazu bei, unvollständige Füllung zu reduzieren. Er kompensiert außerdem die Schrumpfung während der Erstarrung. Mit einer stabilen Werkzeugtemperatur und der richtigen Haltezeit erstarrt das Bauteil kontrollierter und reproduzierbarer.

Wann sollte ich Warmkammer- und wann Kaltkammer-Druckguss verwenden?

Verwenden Sie die Heißkammer für niedrigschmelzende Legierungen wie Zink, wenn schnelle Zyklen erforderlich sind. Verwenden Sie die Kaltkammer für Aluminium und höherschmelzende Legierungen. Dies ist optimal, wenn die Materialauswahl und die Bauteilgröße Priorität haben.

Was ist die häufigste Ursache für Porosität in Druckgussteilen?

Porosität entsteht meist durch eingeschlossenes Gas oder unzureichende Zuführung während der Schrumpfung. Überprüfen Sie zunächst die Sauberkeit der Entlüftung, die Turbulenzen im Strahl und den Zeitpunkt der Intensivierung.

Welche Prozesseinstellungen führen in der Regel zur schnellsten Qualitätsverbesserung?

Die Stabilisierung der Werkzeugtemperatur und die Reinigung der Entlüftungsöffnungen führen zu den schnellsten Ergebnissen. Anschließend sollten das Schussgeschwindigkeitsprofil und die Intensivierungszeiten an den Anguss angepasst werden.