Druckgussverfahren Übersicht
Was ist Casting?
Beim Gießen wird flüssiges Material, meist Metall, in eine Form gegossen, die dem gewünschten Teil entspricht. Die Flüssigkeit kühlt ab, härtet aus und nimmt die Form der Form an.
Es gibt viele Gussverfahren, wie Sandguss, Druckguss und Feinguss. Jede Art verwendet eine andere Methode zum Formen und Aushärten des Materials. Diese Verfahren eignen sich für Metalle wie Aluminium, Eisen, Stahl und sogar einige Kunststoffe.
Das Gießen ist wichtig, da Sie damit kleine oder große Teile in Formen herstellen können, die mit anderen Methoden nur schwer zu erreichen wären.
Anwendungen des Gießens
Gussteile finden sich in Autos, Gebäuden, Maschinen und Werkzeugen. Auch Automotoren, Rohre, Statuen und schwere Maschinen enthalten oft gegossene Teile.
Hersteller entscheiden sich für Gussverfahren, wenn sie robuste und widerstandsfähige Teile benötigen. Motorblöcke und Pumpengehäuse werden beispielsweise häufig gegossen, da sie sowohl robust als auch detailliert geformt sein müssen.
Gießen ermöglicht auch die Herstellung künstlerischer Gegenstände wie Metallskulpturen und individueller Designs für die Wohndekoration. Das Verfahren ermöglicht die Massenproduktion und eignet sich daher hervorragend für die gleichzeitige Herstellung vieler Teile.
Hauptvorteile des Castings
Gießen wird geschätzt, weil es komplexe und große Formen in einem Schritt herstellen kann. Sie können Materialien formen, die mit anderen Verfahren schwer zu verarbeiten sind. So erhalten Sie Teile, die Ihrem Design genau entsprechen.
Wichtige Vorteile sind:
- Kosteneinsparungen für große Produktionsserien
- Reduzierter Bearbeitungsaufwand da Sie die endgültige Form aus der Form erhalten
- Materialflexibilität, da viele Metalle und sogar Kunststoffe gegossen werden können
Sie können auch dünne, detaillierte und hohle Teile herstellen, die mit anderen Techniken teuer oder gar nicht herzustellen wären. Gießen ist eine gute Lösung, wenn Sie ein individuelles oder detailliertes Metallteil effizient fertigen möchten.
Sandgussverfahren
Beim Sandguss werden verschiedene Sandarten und Bindemittel verwendet, um Formen für Metallteile herzustellen. Die Wahl des Sandgussverfahrens beeinflusst Oberflächengüte, Festigkeit und Kosten.
Grünsandguss
Grünsandguss ist das gängigste Sandgussverfahren. Dabei wird eine Mischung aus Quarzsand, Ton (oft Bentonit), Wasser und manchmal weiteren Zusätzen verwendet. Der Begriff „Grün“ bedeutet, dass der Sand nicht getrocknet, sondern etwas feucht bleibt.
Dieses Verfahren ist beliebt, weil es flexibel, schnell und kostengünstig ist. Es kann sowohl für kleine als auch für große Metallteile verwendet werden. Die meisten Eisen-, Stahl- und Aluminiumteile werden auf diese Weise hergestellt.
Vorteile:
- Niedrige Kosten
- Wiederverwendbarer Sand
- Einfach zu formen
Nachteile:
- Geringere Oberflächengüte
- Weniger präzise Toleranzen
Grüne Sandformen sind nicht sehr stabil und eignen sich daher am besten für einfachere Teile.
Harzsandguss
Beim Harzsandguss wird Sand mit chemischen Bindemitteln wie Harz vermischt. Diese Bindemittel sorgen dafür, dass die Sandpartikel zusammenkleben und stärker aushärten als Grünsand. Die Form härtet aus und bildet eine stabile und starre Form.
Dieses Verfahren sorgt für eine bessere Oberflächenbeschaffenheit und präzisere Formen. Es wird häufig für komplexe Teile oder höhere Qualitätsanforderungen eingesetzt. Harzsandformen ermöglichen detailliertere Designs als Grünsandformen.
Vorteile:
- Gute Maßgenauigkeit
- Bessere Oberflächengüte
- Kann komplexe Formen erstellen
Nachteile:
- Höhere Kosten als Grünsand
- Formsand ist in der Regel nicht wiederverwendbar
Wenn Qualität und Detailgenauigkeit wichtiger sind als die Kosten, sollten Sie den Harzsandguss in Betracht ziehen.
Trockensandguss
Trockensandguss ähnelt dem Grünsandguss, allerdings wird die Sandform vor dem Gießen des Metalls im Ofen getrocknet. Das Trocknen der Form erhöht ihre Festigkeit und verhindert Defekte wie Gasblasen. Dadurch eignet sie sich besser für größere oder schwerere Gussteile.
Der Prozess dauert aufgrund des Trocknungsschritts länger, die Form ist jedoch stabiler und rissbeständiger. Trockensandguss wird üblicherweise für sehr große Teile wie schwere Maschinen oder große Industriekomponenten gewählt.
Vorteile:
- Stärkere Formen
- Gut für große Gussteile
- Weniger Gussfehler
Nachteile:
- Längere Produktionszeit
- Teurer als Grünsand
Diese Methode eignet sich am besten, wenn Sie starke, stabile Formen für Großprojekte benötigen.
Kokillengussverfahren
Beim Kokillenguss werden langlebige Metallformen anstelle von Einweg-Sandformen verwendet. Mit diesen Verfahren können Sie viele Teile mit gleicher Form, glatten Oberflächen und guter Festigkeit herstellen.
Kokillenguss
Beim Schwerkraft-Kokillenguss wird geschmolzenes Metall von Hand oder mit einer Schöpfkelle in eine Metallform gegossen. Die Schwerkraft hilft dem Metall, alle Hohlräume in der Form auszufüllen. Bei diesem Verfahren wird kein zusätzlicher Druck oder Vakuum verwendet.
Mit diesem Verfahren können Sie mittlere bis große Stückzahlen von Metallteilen herstellen. Kokillenguss wird häufig zur Herstellung von Produkten aus Aluminium-, Magnesium- oder Kupferlegierungen verwendet. Sie erhalten stabile Teile mit einer besseren Oberflächengüte als beim Sandguss.
Hauptvorteile:
- Gute Maßgenauigkeit
- Wiederverwendbare Formen
- Weniger Abfall im Vergleich zum Sandguss
Gängige Produkte:
- Autoteile
- Maschinenkomponenten
- Rohrverbindungsstücke
Niederdruckguss
Beim Niederdruckguss wird eine spezielle Kammer unter der Form mit geschmolzenem Metall gefüllt. Das geschmolzene Metall wird mit niedrigem Luftdruck, üblicherweise unter 1 Bar, in die Form gepresst.
Dieser zusätzliche Druck hilft, dünne Bereiche der Form besser zu füllen als beim Schwerkraftguss. Der Prozess ist zwar langsamer, aber Sie erhalten stabilere und detailliertere Teile. Dieses Verfahren eignet sich besonders gut für Aluminium- und Magnesiumlegierungen.
Hauptvorteile:
- Präzise Kontrolle über die Befüllung
- Weniger Porosität
- Gut für dünnwandige Teile
Dieses Verfahren wird häufig in der Automobilindustrie bei Rädern, Motorteilen und Gehäusen eingesetzt.
Vakuum-Druckguss
Beim Vakuumdruckguss entfernt eine Vakuumpumpe die Luft aus dem Formhohlraum. Dadurch wird geschmolzenes Metall in jede Ecke der Form gesaugt.
Sie erhalten Teile mit sehr wenig eingeschlossenem Gas oder Porosität, wodurch sie sowohl stabil als auch luftdicht sind. Dieses Verfahren eignet sich hervorragend, wenn Sie hohe Präzision für dünne oder detaillierte Teile benötigen. Es ist die erste Wahl in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Elektronik.
Wichtige Punkte:
- Sehr glatte Oberflächen
- Hohe Dichte, niedrige Fehlerraten
- Ideal für Leichtmetallfelgen und kleine bis mittelgroße Teile
Vakuumdruckguss wird häufig für elektrische Gehäuse, Zahnräder und hochpräzise Komponenten verwendet.
Feinguss und Lost-Foam-Guss
Sowohl beim Feinguss als auch beim Lost-Foam-Guss werden Modelle zur Herstellung von Formen verwendet, allerdings mit unterschiedlichen Materialien und Arbeitsschritten. Beide Verfahren eignen sich für die Herstellung von Teilen mit spezifischen Formen, Größen oder Details.
Feinguss
Beim Feinguss wird ein Wachs- oder Kunststoffmodell zur Herstellung einer Form verwendet. Das Modell wird zunächst mit einer speziellen Keramikmasse überzogen und anschließend mit feinem Sand bedeckt. Wenn die Keramikschale aushärtet, schmilzt das Wachs heraus und hinterlässt einen Hohlraum.
In diesen Hohlraum gießen Sie geschmolzenes Metall, um das fertige Teil herzustellen. Mit dieser Methode können Sie komplexe Formen mit glatten Oberflächen und engen Toleranzen herstellen.
Hauptanwendungen:
- Kleine oder detaillierte Metallteile
- Hochpräzise Komponenten
- Schmuck, medizinische Instrumente und Teile für die Luft- und Raumfahrt
Vorteile:
- Gut für feine Details
- Funktioniert mit vielen Metallen
Nachteile:
- Mehr Schritte und Zeitaufwand als bei anderen Methoden
- Teuer bei großen Teilen
Lost-Foam-Guss
Das Lost-Foam-Gussverfahren ist ähnlich, allerdings besteht das Modell aus Polystyrolschaum statt aus Wachs. Das Schaummodell wird in eine mit Sand gefüllte Kiste gelegt. Beim Eingießen von geschmolzenem Metall verdunstet der Schaum und das Metall füllt genau den Raum, den der Schaum hinterlassen hat.
Dadurch lassen sich leicht Formen herstellen, die mit anderen Gussarten nur schwer zu fertigen sind. Das Lost-Foam-Gussverfahren eignet sich gut für große oder komplizierte Teile ohne Verwendung von Kernen.
| Besonderheit | Feinguss | Lost-Foam-Guss |
|---|---|---|
| Muster | Wachs/Kunststoff | Schaum |
| Musterentfernung | Ausgeschmolzen | Verdampft |
Sie erhalten weniger Formnähte und müssen daher weniger Zeit mit der Reinigung fertiger Teile verbringen. Dieses Verfahren ist hilfreich, wenn Sie Prototypen oder Einzelstücke ohne teure Werkzeuge herstellen möchten.
Spezial- und moderne Gusstechniken
Einige Gussverfahren nutzen spezielle Techniken, um stabile, präzise oder einzigartige Metallteile herzustellen. Diese Verfahren helfen bei der Herstellung von Gegenständen wie Rohren, Zahnrädern und langen Metallstangen.
Schleuderguss
Schleuderguss wird zur Herstellung hohler, runder Gegenstände wie Rohre und Ringe verwendet. Bei diesem Verfahren wird flüssiges Metall in eine rotierende Form gegossen. Durch die Rotation wird das Metall nach außen gegen die Formwände gedrückt, wodurch Luftblasen und Verunreinigungen entfernt werden.
Mit dieser Methode erhalten Sie dichte, stabile und gleichmäßige Teile ohne Nähte. Die Innenfläche ist in der Regel glatter, während sich Verunreinigungen zur Mitte hin bewegen und dort entfernt werden können. Diese Methode eignet sich gut für Metalle wie Eisen und Stahl sowie für Bronze und Aluminium.
Typische Produkte:
- Wasserleitungen
- Buchsen
- Schwungräder
Aufgrund seiner zuverlässigen Ergebnisse wird das Schleudergussverfahren häufig zur Herstellung von Teilen verwendet, die starker Beanspruchung oder hohem Druck standhalten müssen.
Schalenformguss
Beim Schalenformguss wird eine dünne Schale aus Sand und Spezialharz als Form verwendet. Zunächst erhitzt man ein Metallmodell und bedeckt es mit einer Mischung aus Sand und Harz. Durch die Hitze härtet die Schale aus und bildet eine starke, dünne Formschicht.
Sobald die Schale abgekühlt ist, wird sie von der Form gelöst und mit einer anderen Schalenhälfte zusammengefügt. Anschließend wird das geschmolzene Metall eingegossen, um das fertige Teil herzustellen. Diese Methode erzeugt glatte Oberflächen und scharfe Kanten, was besonders bei detaillierten oder komplizierten Formen von Vorteil ist.
Hauptmerkmale des Maskenformgusses:
- Gute Oberflächengüte
- Hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit
- Funktioniert für kleine bis mittelgroße Teile
Zu den üblichen Produkten zählen Ventilkörper, Getriebegehäuse und Zylinderköpfe.
Strangguss
Strangguss wird zur Herstellung langer Formen wie Stäbe, Stangen und Bleche verwendet. Dabei wird geschmolzenes Metall in eine beidseitig offene Form gegossen. Beim Abkühlen fließt das Metall langsam und kontinuierlich aus der Form.
Der Hauptvorteil besteht darin, dass Sie Produkte nahezu beliebiger Länge mit geringem Abfall herstellen können. Dieser Prozess ist hochautomatisiert und wird daher häufig in großen Fabriken eingesetzt. Er eignet sich gut für Metalle wie Stahl, Kupfer und Aluminium.
Vorteile des Stranggießens:
- Konstante Qualität
- Hohe Effizienz
- Niedrigere Produktionskosten
Dieses Verfahren wird häufig bei der Herstellung von Schienen, Balken und anderen Metallbauteilen angewandt, die gleichmäßig und stabil sein müssen.
Druckgussverfahren
Beim Druckguss wird geschmolzenes Metall unter hohem Druck in Stahlformen, auch Matrizen genannt, gepresst. Es ist ein schnelles und präzises Verfahren, das sich besonders für die Herstellung von Metallteilen mit glatten Oberflächen und geringen Abmessungen eignet.
Es gibt zwei Haupttypen: Heißkammer und Kaltkammer. Jede Methode eignet sich für bestimmte Metalle und Produktionsanforderungen.
Warmkammer-Druckguss
Warmkammer-Druckguss eignet sich am besten für Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt wie Zink, Magnesium und einige Bleilegierungen. Bei diesem Verfahren ist das Einspritzsystem ständig in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall. Das Metall fließt direkt aus der Maschinenkammer in die Form.
Dieses Verfahren ist schnell und ermöglicht kurze Zykluszeiten, sodass Sie große Stückzahlen in kürzerer Zeit produzieren können. Der automatische Betrieb reduziert zudem den Arbeitsaufwand. Allerdings ist Warmkammerguss nicht für Aluminium oder Metalle mit hohem Schmelzpunkt geeignet, da dies die Maschine beschädigen würde.
Warmkammer-Druckguss wird häufig zur Herstellung kleiner bis mittelgroßer Teile eingesetzt. Er wird häufig für Automobilkomponenten, Spielzeugteile und Hardware verwendet. Das Verfahren ermöglicht präzise Formen und glatte Oberflächen, ohne dass zusätzliche Nachbearbeitung erforderlich ist.
| Hauptvorteile | Haupteinschränkungen |
|---|---|
| Schnelle Produktionsgeschwindigkeit | Nicht für Aluminium geeignet |
| Hohe Genauigkeit | Beschränkt auf niedrigschmelzende Metalle |
Kaltkammer-Druckguss
Kaltkammer-Druckguss wird für Metalle mit höheren Schmelzpunkten wie Aluminium, Kupfer und Messing verwendet. Dabei wird das Metall in einem separaten Ofen geschmolzen und anschließend in das Einspritzsystem gegossen. Das Metall wird mithilfe eines Kolbens in die Form gedrückt.
Dieses Verfahren schützt die Maschinenteile vor Hitzeschäden, was bei der Verarbeitung heißerer Metalle wichtig ist. Allerdings sind die Zykluszeiten im Vergleich zum Warmkammerguss etwas länger.
Kaltkammer-Druckguss eignet sich gut für größere oder schwerere Teile wie Motorblöcke oder Gehäuse. Das Verfahren liefert stabile, detailreiche Teile, erfordert jedoch möglicherweise mehr Wartung für die beweglichen Teile, die dem geschmolzenen Metall ausgesetzt sind.