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Was ist Druckguss? Häufige Druckgussmaterialien
Druckguss ist ein Metallgussverfahren, bei dem geschmolzene Metalle unter hohem Druck unter Verwendung wiederverwendbarer Formen geformt werden. Aufgrund der hohen Kosten wird es hauptsächlich für die Massenproduktion verwendet. Häufig verwendete Metalle in diesem Verfahren sind Zink-, Magnesium-, Aluminium- und Kupferlegierungen. In diesem Leitfaden werden wir die Eigenschaften und Anwendungen jedes Materials behandeln.
Was ist Druckguss?
Druckguss ist eine präzise Fertigungsmethode für Metallteile. In diesem Prozess wird geschmolzenes Metall unter hohem Druck in eine Stahlform, auch Gussform genannt, gepresst. Sobald es abgekühlt ist, wird das Teil entnommen, und die Form ist bereit für den nächsten Zyklus.
Druckguss ist ein vielseitiger Prozess, der zur Herstellung einer Vielzahl von Teilen verwendet wird. Er eignet sich gut für kleine elektronische Komponenten bis hin zu großen Motorblöcken oder Automobilteilen. Für die Massenproduktion ist Druckguss kostengünstig.
Diese Fertigungsmethode eignet sich hervorragend zur Produktion großer Mengen identischer Teile mit hervorragender Maßgenauigkeit. Teile können dünne Wände, komplexe Geometrien und glatte Oberflächen haben, die nur minimale Nachbearbeitung erfordern. Druckguss reduziert Materialabfälle und Bearbeitungszeiten im Vergleich zu anderen Methoden.
Arten des Druckgusses
Hier sind die Arten des Druckgusses:
Druckguss mit heißer Kammer
Die Maschinen für Druckguss mit heißer Kammer enthalten die Schmelzkammer, was bedeutet, dass das Metall nicht separat geschmolzen werden muss. Der Druckguss mit heißer Kammer wird typischerweise mit Metallen durchgeführt, die einen niedrigeren Schmelzpunkt haben, wie Magnesium und Zink. Dieser Prozess ist schneller und ermöglicht kurze Produktionszyklen.
Druckguss mit kalter Kammer
Druckguss mit kalter Kammer enthält keine Heizkammer. Stattdessen muss das geschmolzene Metall mit Schöpflöffeln in die Druckgussmaschine transportiert werden. Daher ist der Gießzyklus beim Verfahren mit kalter Kammer langsamer als der der Maschinen mit heißer Kammer. Es wird verwendet, um Metalle mit hohem Schmelzpunkt zu gießen, wie Aluminium.
Gängige Materialien für den Druckguss
Die Wahl des richtigen Materials für Ihr Projekt ist beim Druckguss entscheidend. Jedes Metall besitzt einzigartige Eigenschaften, die Ihren Anforderungen entsprechen sollten. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht der häufig verwendeten Metalle für den Druckguss.
Zinklegierungen
Zinklegierungen sind das am häufigsten verwendete Druckgussmetall aufgrund ihres relativ niedrigen Schmelzpunkts (etwa 380 bis 420 °C). Diese Legierungen sind kostengünstig und einfach zu verwenden, da sie eine ausgezeichnete Fließfähigkeit besitzen und in der Lage sind, kleine oder komplexe Konfigurationen auszufüllen. Ein weiterer Vorteil ist ihre hohe Duktilität und Schlagfestigkeit.
Dank ihrer hervorragenden korrosionsbeständigen Eigenschaften und dekorativen Werte können Zink-Druckgussteile mit Beschichtungen, Lacken oder Chromoberflächen versehen werden. Die allgemeinen Materialien, die für das Druckgießen von Zink verwendet werden, sind Zamak 3, Zamak 5 und ZA-8. Jede Zinklegierung für den Druckguss hat unterschiedliche Eigenschaften, die ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Duktilität bieten; Zamak 3 bietet ein optimales Gleichgewicht der Eigenschaften, Zamak 5 bietet höhere Zugfestigkeit und Härte, und ZA-8 enthält mehr Aluminium, was die Leistung bei hohen Temperaturen und die Kriechfestigkeit erhöht.
Durch die Fähigkeit, große Mengen in kurzer Zeit zu gießen, ist der Druckguss mit heißer Kammer die ideale Methode zur Herstellung von Zinklegierungen. Zinkdruckgussteile bieten hervorragende Gussqualitäten mit feinen Details, langfristiger dimensionaler Stabilität, dünner Wandstärke im Vergleich zu Aluminium und reduziertem Formverschleiß.
Hauptmerkmale
- Ausgezeichnete Fließfähigkeit und Gießbarkeit
- Hohe Duktilität und Schlagfestigkeit
- Korrosionsbeständig mit Beschichtungen, Lacken oder Chromoberflächen
- Kann komplexe Formen und dünne Wände füllen
- Geeignet für Druckguss mit heißer Kammer
Anwendungen
Zinkdruckguss wird in einer Vielzahl von Automobilanwendungen verwendet, einschließlich Halterungen, Schlossgehäusen und Türgriffen sowie in Unterhaltungselektronik, die kompakte Gehäuse und Steckverbinder erfordert. Weitere Anwendungen finden sich in Spielzeugen, Hardware und dekorativen Verkleidungen. Der Einsatz von Zinkdruckgusslegierungen eignet sich für zahlreiche Anwendungen kleiner bis mittelgroßer Teile.
Magnesium-Legierungen
Magnesiumlegierungen sind die leichtesten Strukturmetalle, die im Druckguss verwendet werden, sie wiegen etwa 35 % weniger als Aluminium und etwa 75 % weniger als Zink, was sie für gewichtsensitive Anwendungen sehr attraktiv macht. Sie bieten eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit, starke Leistung bei der Abschirmung elektromagnetischer Störungen, effektive Wärmeableitung und gute Maßstabilität während des Einsatzes. Magnesium ist teurer als Zink oder Aluminium und muss aufgrund seiner reaktiven Eigenschaften vorsichtig behandelt werden.
Zu den gängigen Druckgusslegierungen gehören AZ91D, bekannt für seine überlegene Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, und AM60B, geschätzt für seine höhere Duktilität und bessere Energieabsorption bei stoßbelasteten Anwendungen.
Hauptmerkmale
- Niedrigste Dichte unter Druckgussmetallen
- Hervorragendes Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht
- Gute EMI/RFI-Abschirmungseigenschaften
- Effektive Schwingungsdämpfung
- Erfordert Druckguss mit kalter Kammer
Anwendungen
Magnesium-Druckgussteile werden umfangreich in tragbarer Elektronik wie Laptop- und Tablet-Gehäusen sowie in Automobilkomponenten wie Lenkstockgehäusen, Getriebegehäusen und Armaturenbrettstrukturen verwendet. In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird Magnesium ebenfalls für Halterungen und leichte Gehäuse verwendet, während Elektrowerkzeuge vom reduzierten Gewicht profitieren, ohne dass die Steifigkeit beeinträchtigt wird.
Aluminiumlegierungen
Aluminiumlegierungen werden häufig verwendet, um Teile zu erstellen, da sie eine hervorragende Kombination aus Gewicht, Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Rost/ Korrosion bieten. Im Vergleich zu Zink ist Aluminium viel leichter, aber wenn es als Druckgussmaterial verwendet wird, haben die beiden Metalle relativ ähnliche mechanische Eigenschaften. Aluminium ist auch besser als Zink oder Magnesium in der Lage, höheren Betriebstemperaturen standzuhalten. Es widersteht natürlicherweise der Korrosion, insbesondere der Einwirkung von Außen- und/oder Meeresbedingungen. Aluminium kann Wärme gut übertragen, was es nützlich für das Temperaturmanagement macht.
Die am häufigsten verwendete Aluminiumlegierung für den Druckguss ist A380; sie bietet eine gute Fließfähigkeit zum Ausfüllen der Form und ausreichend mechanische Festigkeit, um den Betriebsbelastungen standzuhalten. ADC12 bietet ähnliche Eigenschaften (und wird in der Fertigung in Asien möglicherweise häufiger verwendet). A383 bietet überlegene Füllfähigkeiten und wird in der Regel für hochkomplexe und/oder dünnwandige Druckgussgeometrien empfohlen. Die Aluminiumlegierungen sollten mit der Methode des Druckgusses mit kalter Kammer hergestellt werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Hauptmerkmale
- Mäßige Dichte mit hohem Festigkeits-Gewichts-Verhältnis
- Exzellente Wärme- und elektrische Leitfähigkeit
- Natürliche Korrosionsbeständigkeit
- Geeignet für komplexe Geometrien und dünne Wände
Anwendungen
Die Mehrheit der Aluminium-Druckgusslegierungen, die für die Automobilindustrie entwickelt wurden, wird zur Herstellung von Motorblöcken, Getriebekörpern, Rädern und anderen strukturellen Komponenten verwendet. Neben der Automobilindustrie nutzen viele Hersteller von Elektronikgeräten Aluminium zur Herstellung von Gehäusen und Kühlern. Weitere Anwendungen umfassen Haushaltsgeräte, Elektrowerkzeuge, Telekommunikationsausrüstung und maritime Hardware, die eine langlebige Leistung erfordern.
Kupfer-Legierungen
Kupferlegierungen haben eine bessere elektrische und thermische Leitfähigkeit als fast jedes andere Material, was sie ideal für viele Anwendungen macht, die in rauen Umgebungen mit erhöhten Temperaturen gut funktionieren müssen oder eine hohe Abriebfestigkeit erfordern. Sie behalten ihre Festigkeit unter extremen Bedingungen und sind hoch korrosionsbeständig. Ihre hohen Schmelztemperaturen (900–1000 °C) machen sie jedoch schwieriger zu gießen. Messing (Kupfer-Zink) und Bronze (Kupfer-Zinn) sind die Hauptmaterialien auf Kupferbasis für den Druckguss. Beide erfordern robustere Werkzeuge und erzeugen im Vergleich zu Zink, Magnesium oder Aluminium eine höhere thermische Belastung auf den Formen.
Hauptmerkmale
- Hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit
- Exzellente Abriebfestigkeit
- Beibehält Festigkeit bei erhöhten Temperaturen
- Hervorragende Korrosionsbeständigkeit
Anwendungen
Kupferdruckgussstücke sind häufig in elektrischen Komponenten wie Steckverbindern, Klemmen und Schaltvorrichtungen zu finden. Messing wird aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner Bearbeitbarkeit in Sanitärarmaturen und Ventilen verwendet. Bronze wird häufig in maritimen Hardwareanwendungen für überlegene Salzkorrosionsbeständigkeit eingesetzt. Weitere Anwendungen umfassen Schlösser, Zahnräder, Buchsen, dekorative architektonische Elemente und einige Komponenten von Musikinstrumenten.
Faktoren, die bei der Auswahl von Druckgussmaterialien zu berücksichtigen sind
Die Auswahl der richtigen Druckgusslegierung ist erforderlich, um eine ausgewogene technische Leistung und Produktionsaspekte über den gesamten Lebenszyklus des Teils hinweg sicherzustellen.
- Produktionsvolumen ist entscheidend für die Wahl der richtigen Legierung; Zink sorgt für die schnellsten Zykluszeiten und die längste Lebensdauer der Formen, was es für extrem große Produktionsläufe geeignet macht. Aluminium und Magnesium erfordern eine sorgfältigere Wartung der Formen, während Kupferlegierungen das Werkzeug am schnellsten abnutzen.
- Dimensionale Genauigkeit ist ein weiterer Faktor, wobei Zink konstante enge Toleranzen während langer Produktionsläufe bietet; daher ist weniger Nachbearbeitung erforderlich. Zink fließt gut in komplexe Formen, dünne Wände und feine Details.
- Nachbearbeitung beeinflusst ebenfalls die Auswahl: Zink ist für Beschichtungen geeignet, Aluminium für Anodisieren und Magnesium benötigt möglicherweise schützende Beschichtungen.
- Umweltfaktoren, Gewichtanforderungen und Gesamtkosten sollten ebenfalls die Wahl der Legierung beeinflussen. Magnesium bietet das beste Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Aluminium balanciert Festigkeit und Gewicht, und Aluminium hat die beste natürliche Korrosionsbeständigkeit.
- Umweltfaktoren, Gewichtanforderungen und Gesamtkosten sollten ebenfalls die Wahl der Legierung beeinflussen. Magnesium bietet das beste Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Aluminium balanciert Festigkeit und Gewicht, und Aluminium hat die beste natürliche Korrosionsbeständigkeit.
Schlussfolgerung
Erfolgreiche Druckgussprojekte beginnen mit informierten Materialentscheidungen. Ihre Wahl beeinflusst die Teileleistung, Produktionskosten, Lieferzeiten und die Lebensdauer des Produkts. Zink, Aluminium, Magnesium und Kupferlegierungen bieten jeweils unterschiedliche Eigenschaften, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind. Die frühzeitige Auswahl des richtigen Materials verhindert teure Korrekturen später.
FAQs
Wird Aluminium 6061 für den Druckguss verwendet?
Nein, weil es nicht die erforderliche Fließfähigkeit aufweist und anfällig für heiße Risse ist, was es besser für Extrusion und Schmieden geeignet macht.
Welches ist das stärkste Druckgussmetall?
Kupferlegierungen sind die stärksten aufgrund der höchsten Zugfestigkeit pro Gewichtseinheit. Aluminium und Magnesium sind starke und leichte Optionen.
Welche Materialien eignen sich am besten für strukturelle Komponenten im Automobilbau?
Aluminium wird häufig für Motorbefestigungspunkte, Blöcke, Getriebegehäuse und andere Bereiche mit hohen Lasten verwendet. Zink wird für kostengünstige Massenproduktion kleinerer Teile eingesetzt.
Wie werden Druckgussmaterialien für die Luft- und Raumfahrt ausgewählt?
Magnesium wird für leichte Strukturelemente verwendet, und Aluminium wird für Anwendungen gewählt, die eine höhere absolute Festigkeit erfordern. Es werden Gewicht, thermische Leistung, Korrosionsbeständigkeit und die Einhaltung von Vorschriften berücksichtigt.
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