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Was ist Druckguss? Verfahren, Materialien, Anwendungen, Kosten

Druckguss: kostengünstige Hochdruck-Metallteile für viele Anwendungen. Erfahren Sie mehr über Verfahren, Materialien, Kostenfaktoren und mehr!
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Druckguss ist ein Verfahren, das hochleistungsfähige Metallteile verspricht. Mit dieser Methode können Sie robuste Komponenten für verschiedene Branchen zu erschwinglichen Kosten herstellen. Das Beste daran ist, dass es nicht so komplex ist wie andere Formverfahren und die Ergebnisse dauerhaft sind. Um Ihnen zu helfen, den Prozess zu verstehen, lesen Sie weiter, während wir erklären, was Druckguss ist, welche verschiedenen Prozesse beteiligt sind, welche Materialien verwendet werden, welche Anwendungen es gibt und wie viel es kostet, sie herzustellen.

Was ist Druckguss?

Ein detailliertes Diagramm eines Druckgusssystems, das Komponenten wie Stempel, Gussteil, Kanal und Anguss zeigt und die komplizierte Technik hervorhebt

Es ist ein Prozess, bei dem man Dinge in verschiedenen Formen herstellen kann, indem man geschmolzenes Metall mit hoher Druck. Ein Beispiel hierfür sind Zylinderköpfe aus Aluminiumlegierungen. 

Mittels Druckguss können Handels-, Industrie- und Konsumgüter hergestellt werden. 

Die Druckgussverfahren

Druckguss verwendet zwei Arten von Maschinen, um Metallgussteile auf zwei verschiedene Arten herzustellen:

  • Heiße Kammer
  • Kältekammer

Heiße Kammer

das Warmkammer-Druckgussverfahren, bei dem geschmolzenes Metall von einem Kolben durch einen Schwanenhalskanal in eine Formhöhle gepresst wird

Auch als Schwanenhalsguss oder Heißformguss bekannt, wird Metall in einem Ofen erhitzt, der wiederum an eine Gussmaschine angeschlossen ist. Das geschmolzene Metall wird dann unter hohem hydraulischem Druck in die Form eingebracht.  

Mithilfe dieses Verfahrens kann man versuchen, komplizierte Formen zu erzeugen. Hochwertige Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt sind ideal für eine Heißkammer.

Für die Warmkammer geeignete Legierungen: Zink, Blei, Zinn und Magnesium.

Vorteile des Warmkammer-Druckgusses

  • Es entstehen qualitativ hochwertige Produkte mit minimalem oder keinem Nachbearbeitungsaufwand. Dies trägt auch zur Zeitersparnis bei.
  • Es ist ein effizienter Prozess. 
  • Der Prozess ist schneller. Bei kleineren Bauteilen können etwa 18.000 Schüsse pro Stunde produziert werden.
  • Vielseitiger Prozess. Es können verschiedene Formen sowie Geometrien für eine große Vielfalt an Komponenten und Teilen hergestellt werden.
  • Wenig Abfall. 
  • Aufgrund des niedrigen Schmelzpunkts ist die Matrize langlebig.

Nachteile des Warmkammer-Druckgusses

  • Es kann teuer werden, da die anfängliche Investition in Werkzeuge hoch ist. Daher eignet es sich eher nur für die Produktion im großen Maßstab.
  • Die Materialauswahl ist eingeschränkt, da für die Maschine ausschließlich niedrigschmelzende Werkstoffe benötigt werden.
  • Aufgrund der geringen Fließfähigkeit des Metalls gibt es Einschränkungen hinsichtlich der Größe und Komplexität der Teile. 

Kältekammer 

eine Warmkammer-Druckgussmaschine, die einen Schwanenhals, eine Düse, einen Kolben und eine Kammer umfasst

Eine andere Art von Druckgussverfahren findet in der Kaltkammer statt. Dabei wird das geschmolzene Metall mit Hilfe einer Schöpfkelle entweder von Hand oder automatisch in die Schusskammer gegeben. Anschließend wird das Metall in die Matrizenform getrieben. Es besteht nur minimaler Kontakt zwischen den Injektorkomponenten und dem heißen Metall, was dazu beiträgt, die Lebensdauer des Metalls zu verlängern. 

Vorteile des Kaltkammerverfahrens

  • Die Teile sind robuster und leichter. Sie benötigen keine zusätzlichen Prozesse wie Befestigen oder Schweißen.
  • Sie sind langlebig, stabil und hitzebeständig.
  • Die Produktionsrate ist hoch und erfordert maschinelle Bearbeitung. 
  • Es können komplexe Formen ohne den Einsatz zusätzlicher Werkzeuge hergestellt werden.
  • Es ermöglicht mehrere Veredelungstechniken, z. B. glatt oder strukturiert. Jede Veredelung erfordert wenig bis gar keine Vorbereitung. 

Nachteile des Kaltkammerverfahrens

  • Die Zykluszeit ist kürzer als bei der Warmkammer.
  • Es ist teuer, da die Kosten für das Gießen der Form hoch sind
  • Es nimmt mehr Platz ein
  • Die Maschine muss manuell bedient werden 

Beim Druckguss verwendete Materialien

Beim Druckgussverfahren werden sowohl Eisen- als auch Nichteisenmetalle verwendet. Das bedeutet jedoch nicht, dass Sie jedes beliebige Material verwenden können. Tatsächlich können Sie nur Materialien wie Kupfer, Eisen, Magnesium, Zink, Aluminium, Blei, Silizium und Zinn auswählen. Diese können bis zu einem bestimmten Schmelzpunkt erhitzt und dann in unterschiedlich geformte Formen gepresst werden. 

Verschiedene Arten von Materialien, die beim Druckguss verwendet werden

Aluminium

Verschiedene Arten von Materialien, die beim Druckguss verwendet werden

Aluminium ist eines der am häufigsten verwendeten Materialien für Druckgussverfahren. Erstens ist es sehr preiswert und zweitens ist es leicht und zudem gut für die Umwelt. Aluminiumlegierungen bestehen aus Kupfer, Magnesium und Silizium und eignen sich besser für das Kaltkammer-Druckgussverfahren. 

Weitere Eigenschaften, die sie auszeichnen, sind die hohe Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Die Hersteller können mit verschiedenen Geometrien experimentieren, da das Material eine hohe Dimensionsstabilität besitzt und dünn ist.

Einige der am häufigsten verwendeten Aluminiumlegierungen sind 380, 390, 413, 443 und 518. 

Magnesium

diverse Magnesium Druckgussteile

Ein weiteres beliebtes Druckgussmaterial ist Magnesium. Es ist das achthäufigste Element im Erdkern. Es ist deshalb so nützlich, weil es sogar weniger wiegt als Aluminium. Ein weiterer Vorteil von Magnesium ist, dass es leicht zu bearbeiten ist. 

Diese Fähigkeit zur maschinellen Bearbeitung macht es für Branchen, die Gussteile mit zusätzlichen Details oder maschineller Oberflächenbearbeitung benötigen, äußerst funktional. Magnesium wird daher häufiger im Warmkammer-Druckguss verwendet. Zu den Elementen in Magnesiumlegierungen gehören Zink, Aluminium, Silizium und Mangan. 

Einige Magnesiumlegierungen, die beim Druckguss verwendet werden, sind AZ91D, AM60 und einige Seltenerdlegierungen wie AS41B und AE42.

Zink

Einige der am einfachsten zu gießenden Legierungen fallen in die Kategorie Zink. Obwohl es im Warmkammer-Druckgussverfahren verwendet wird, ist es aufgrund seiner zahlreichen Vorteile immer noch ein Favorit unter den Herstellern. Dazu gehören Duktilität, hohe Festigkeit und Eignung. Darüber hinaus unterliegen Zinklegierungen keinem großen Verschleiß.

Zink wird, wie wir wissen, anstelle von Eisen und Messing verwendet, da es sich zu dekorativen und praktischen Teilen gießen lässt. Bedenken Sie, dass es nicht so leicht ist wie Aluminium oder Magnesium und aus Kupfer, Magnesium und Aluminium besteht. 

Die Zinklegierungen tragen Namen wie Zamak 3, Zamak 2 und Zamak 5. 

Andere für den Druckguss verwendete Legierungen

Zinn

Ein ungiftiges Material, das sich leicht mit anderen Materialien kombinieren lässt, ist Ihre Zinnlegierung. Das Material hat einen niedrigen Schmelzpunkt und eine ausgezeichnete Fließfähigkeit. Es bildet leicht Legierungen mit anderen Materialien und ist daher eines der gefragtesten, wenn es um Druckguss.

Es wird als eines der Materialien zum Löten verwendet und kann auch zum Gusseisen verwendet werden. Außerdem ist die Dimensionsstabilität hoch. Selbst wenn es während der Herstellung schrumpft, ist das nicht schlimm, da die Schrumpfung während der Erstarrung stattfindet.

Führen

Dieses Metall ist korrosionsbeständiger als jede andere Legierung. Diese Eigenschaft macht es für die Herstellung von Lagern, Ziergegenständen und Brandschutzausrüstung nützlich. Blei wird jedoch nicht für Teile empfohlen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen können. 

Anwendungen von Druckgussmaterialien

Aluminiumlegierung 

  • Automobil: Aluminium ist leichter und eine Alternative zu Eisen und Stahl, die schwerer sind. Seine Verwendung hat zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch und einer optimierten Getriebegehäuse
  • Luft- und Raumfahrt: Aufgrund seines geringen Gewichts wird Aluminium zur Herstellung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt verwendet.
  • Gehäuse und elektrische Anschlüsse: Die Produkte dieser Branche nutzen die leistungsstarken elektrischen und abschirmenden Eigenschaften von Aluminium.
  • Handgeräte: Die Abschirmeigenschaften von Aluminium sowie seine lange Haltbarkeit und EMI/RFI-Abschirmung machen es für Geräte geeignet.
  • Konstruktion: Fensterrahmen, Vorhanggeländer, Trennwände, Beschläge und Verkleidungen bestehen aus Aluminium-Druckgussprodukten.

Magnesiumlegierung

  • Automobil: Das leichte Magnesium sorgt dafür, dass das Produkt letztendlich leichter wird. Dies wiederum erhöht die Geschwindigkeit und Effizienz des Fahrzeugs. Diese Eigenschaft macht Magnesium perfekt für die Herstellung von Hochleistungsautos. Ein Beispiel ist ein Sportwagen.
  • Luft- und Raumfahrt: Diese Branche ist immer auf der Suche nach Materialien, die sowohl leicht als auch langlebig sind. Zink erfüllt diese Anforderungen hervorragend. 
  • Elektronische Gehäuse und Gehäuse: Dank seiner hohen Leitfähigkeit schützt Magnesium vor elektromagnetischen Störungen. Aus demselben Grund wird es bei der Entwicklung hochwertiger Produkte wie Tablets, Smartphones und Fernsehgeräten eingesetzt.

Zink

  • Automobil: Es ist ein hartes und starkes Metall. Daher wird es häufig in Klimaanlagen, Bremssystemen und Kraftstoffsystemen verwendet. Auch in Motorsystemen und Servolenkungen wird Zink verwendet. 
  • Elektrik und Elektronik: Dünne Wände erhöhen die Abschirmeigenschaften von Zink und verbessern die elektrische Leistung.
  • Komplizierte Produkte: Für alle Branchen, die komplexe Produkte benötigen, ist Zink aufgrund seiner einfachen Gießbarkeit ideal.
  • Verbraucher- und Elektroteile: Verbraucherprodukte wie Spülbeckenarmaturen, Kompressorkolben, Verbindungsstangen, Kühlkörper usw. können unter Verwendung hochwertiger Verbraucher- und Elektroteile hergestellt werden. 
  • Möbelindustrie: Druckguss wird häufig zur Herstellung von Möbelkomponenten wie Knöpfen und Schubladengriffen verwendet.

Zinn 

Normalerweise wird Zinn zur Herstellung von Schmuck und Dekorationsartikeln verwendet, aber es kann auch zur Herstellung von Haushaltsgeräten verwendet werden. Da es ungiftig ist, eignet es sich auch gut für Geräte, die zur Aufbewahrung von Lebensmitteln verwendet werden.

Bronze

Es sieht aus wie eine Legierung aus Weißgold und Edelstahl und wird aufgrund seines niedrigen Schmelzpunkts in der Schmuckindustrie als Druckgussmaterial verwendet.

Abgesehen davon gibt es viele Branchen, die Druckgussmaterialien zur Herstellung qualitativ hochwertiger und langlebiger Produkte verwenden. 

Kosten für Druckguss

Druckguss eignet sich im Allgemeinen für die Produktion in großem Maßstab und die Kosten können zwischen $50000 und $60000 liegen. Diese hohen Kosten können auf viele Faktoren zurückgeführt werden. Lassen Sie uns sie einzeln besprechen. 

Faktoren, die die Kosten des Druckgusses beeinflussen

Während der Produktion

Material

Die Materialkosten sind ein entscheidender Faktor bei der Bestimmung der Gesamtkosten des Druckgusses. Erstens kann der Preis des Metalls variieren, je nachdem, wie leicht es zu beschaffen ist und wie es physisch aussieht. Weitere Bestimmungsfaktoren sind seine Recyclingfähigkeit und die nach dem Gießen erforderliche Endbearbeitung. Obwohl 90–95 % Abfall verwendet werden, wird auch der Materialabfall gezählt.

Maschine

Wie wir bereits besprochen haben, gibt es zwei Arten von Maschinen zur Herstellung Druckgussformen: Heißkammer und Kaltkammer. Von beiden ist die Heißkammer günstiger als die Druckgussmaschine der Kaltkammer. Erstere hat jedoch einige Einschränkungen, und Ihre Wahl sollte von Ihren endgültigen Anforderungen abhängen. 

Komplexität im Design

Je mehr Feinheiten Sie benötigen, desto höher sind die Kosten für den Druckguss. Einige Beispiele für diese Designanforderungen sind Hinterschneidungen, hohe Toleranzen und dünne Wände. 

Produktionsvolumen

Einfach ausgedrückt: Je höher das Volumen, desto höher die Kosten. Für die Produktion im großen Maßstab werden mehr Materialien und Werkzeuge benötigt, und daher sind die Kosten höher.

Werkzeug- und Formenbau

Sie benötigen Werkzeuge für den Druckguss und müssen auch Geld für deren Betrieb ausgeben. Darüber hinaus hat auch ihre Wartung ihren Preis. Diese zusätzlichen Kosten erhöhen die Kosten für den Druckguss von Metall.

Arbeitskosten

Abgesehen davon erfordern Qualitätssicherung (ein Prozess, der hilft, die Qualität des Produkts nach der Produktion zu bestimmen), Verpackung und Versand Arbeitskräfte. Manchmal sind Nachbearbeitungsverfahren wie Gewindeschneiden, CNC-Bearbeitung, Eloxieren und Bohren sind ebenfalls erforderlich, was die Bruttokosten erhöht.

Nach Produktion

Bei der Festlegung der Kosten einer Druckgussform werden nicht nur die oben genannten, sondern auch die folgenden Punkte berücksichtigt:

Design-Gebühr

Normalerweise beträgt es 2–3 % der Gesamtgebühr. Darin enthalten sind 2D- oder 3D-Zeichnungen, CNC-Strukturen, CAM-Programmierung und CAE-Formflussanalyse.

Materialkosten

Die Hauptfaktoren, die die Materialkosten beim Formenbau beeinflussen, sind die Kern- und Rahmenkosten. Rahmen sind entweder Standard- oder Sonderanfertigungen. Im Allgemeinen kaufen die Hersteller das Grundmaterial extern zu. Beachten Sie, dass die Größe der Formbasis von ihrer Tonnage abhängt. Daher wird das Rahmenmaterial basierend auf der erwarteten Lebensdauer der Form ausgewählt. Ein Beispiel hierfür ist eine Aluminiumform, deren Haltbarkeit 80.000 bis 100.000 Formvorgänge beträgt.

Kosten der Inspektion

Manchmal kann die Inspektion der Form mehr kosten, da dies von der langjährigen Erfahrung und dem Fachwissen des betreffenden Technikers abhängt. 

Kosten der Testversion

Einige Legierungen erfordern in dieser Phase zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen. Ein Beispiel ist Magnesium. 

Transportkosten

Die Kosten für den Druckguss eines Produkts hängen auch vom Standort des Kunden ab. Die Transportkosten variieren aufgrund des Gewichts der Form. Je weiter der Lieferort entfernt ist, desto höher sind die Kosten.  

Abschiedsgedanken 

Die Herstellung von Produkten mit Druckguss ist nicht einfach. Es erfordert Präzision, insbesondere wenn die Nachfrage in allen Branchen hoch ist. Es ist jedoch wichtig, die Art des zu verwendenden Metalls zu kennen. Man muss auch die Form des Endprodukts berücksichtigen, einschließlich seiner Funktion. Stellen Sie daher sicher, dass Sie auf der Seite von HiTop Industrielle Formenkonstruktion für dein Druckgussbedarf. Sie verwenden hochmoderne Druckgussmaschinen, um Ihnen Druckgussprodukte in Premiumqualität zu liefern. 

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