Das Hochdruckgussverfahren wird zur Herstellung komplexer Formen von Metallkomponenten eingesetzt. Es garantiert eine hohe Genauigkeit bei der Entwicklung aufwändiger Designs. Im Vergleich zu anderen Techniken ist das Verfahren schnell und effektiv, da es den Materialverbrauch minimiert. Darüber hinaus ist es auf lange Sicht kostengünstiger und daher eine erschwingliche Option für die Hersteller.
Bevor wir näher auf die Anwendungen des Hochdruckgussverfahrens eingehen, müssen wir zunächst verstehen: Was ist HPDC? Dieser Artikel beantwortet alle diese Fragen, keine Sorge. Lassen Sie uns also damit beginnen.
Druckguss: Eine kurze Erklärung der Technik
Bildname: Hochdruck-Druckguss
Der Druckgussprozess umfasst im Allgemeinen drei Haupttypen; einer davon ist der Hochdruck-Druckguss (HPDC). Bei diesem Verfahren wird geschmolzenes Metall unter hohem Druck in eine Form gepresst. Der Druck drückt das geschmolzene Metall in jede noch so unzugängliche Ecke. Danach erstarrt das Metall und wird aus der Form genommen, in die es gelegt wurde. Der folgende Zyklus wird fortgesetzt, damit die Produktion kontinuierlich abläuft.
HPDC ist nicht zu verwechseln mit Niederdruck-Kokillenguss (LPDC). Jeder von ihnen hat seine Besonderheiten und Anwendungen. Hier ist ein Vergleich:
- Aufgrund der Anforderungen an hohe Präzision wird bei HPDC eine horizontal ausgerichtete Maschine eingesetzt.
- HPDC verwendet Drücke zwischen 1000 und 25,000 PSI.
- Im Gegensatz dazu verwendet LPDC eine vertikale Maschinenkonfiguration und arbeitet bei niedrigeren Drücken.
- LPDC ist normalerweise ein längerer Prozess, bei dem unterschiedliche Formen zum Einsatz kommen.
Wie funktioniert der Hochdruck-Druckgussprozess?
Bildname: Druckgussteile in großer Aufmachung
Hochdruckguss (HPDC) umfasst normalerweise 4 Hauptschritte: Formvorbereitung, Einspritzen, Auswerfen und Nachbehandlung. Sie können jedoch auch Vakuumdruckguss und halbfeste Metallverarbeitung umfassen. Der allgemeine Ansatz bleibt jedoch derselbe.
- Formenvorbereitung
Reinigung Druckgussform ist ein Muss, bevor der Prozess beginnt. Stellen Sie also sicher, dass während des Gussprozesses keine Verunreinigungen entstehen, die das Gussstück beeinträchtigen könnten. Tragen Sie äußere Beschichtungen auf die Innenwände der Form auf, um die Temperatur zu regulieren und die Produktentnahme zu erleichtern.
- Spritze
Anschließend wird das geschmolzene Metall in die Spritzkammer geleitet. Hier wird es entweder im Heißkammer- oder im Kaltkammerverfahren in die Form gepresst.
- Heißkammerinjektion: Bei diesem Verfahren wird das Injektionssystem in den Schmelzofen eingetaucht. Der Spritzkolben führt geschmolzenes Metall in die Düse und dann in die Form. Das Verfahren ist optimal für Metalle wie Zink, Magnesium und Blei.
- Kaltkammerinjektion: Flüssiges Metall wird dann in eine Kaltkammerhülse gegossen. Normalerweise geschieht dies durch einen hydraulischen Kolben, der das Metall in die Form drückt. Diese Methode eignet sich für Metalle mit hohem Schmelzpunkt wie Aluminium und Messing oder sogar Kupfer oder Stahl. Es kann auch horizontal oder vertikal eingespritzt werden.
Allerdings können beide Spritzgussverfahren mit Magnesium verwendet werden. Kleine, feine Komponenten werden aufgrund der begrenzten Größe mit Warmkammermaschinen hergestellt. Zinkdruckgussteile sind in der Regel steifer als Hochdruckgussteile. Aluminium-Druckguss.
Der Einspritzvorgang wird unter einem Druck von 1,500 bis 25,000 PSI durchgeführt. Der Druck wird für einen Zeitraum von höchstens einigen hundert Mikrosekunden aufrechterhalten. Beim Abkühlen bewirkt der hydraulische Druck eine Gasverdrängung, die in der Form eingeschlossen wird. Der Druck hilft, die Kontraktion auszugleichen, wenn das Metall erstarrt. Eine solche Kapazität von 4000 Tonnen kann jedoch durch Matrizen erreicht werden.
Teileentfernung
Nachdem das Metall erstarrt ist, wird das Gussstück mithilfe von Auswerferstiften einfach aus der Form gedrückt. Diese Stifte sind an den beweglichen Enden der Form angebracht, um das Lösen zu erleichtern.
Beschneiden
Nach dem Gießen wird die Querschnittsdicke oder ein hervorstehender Teil vom Produkt abgeschnitten. Zu diesem Zweck werden Geräte wie Beschnittmatrizen und Sägen verwendet. Beim Beschneiden kann Metallschrott entstehen, der in zukünftigen Produktionszyklen zur Herstellung weiterer Produkte verwendet werden kann. (Lesen Sie mehr über die üblichen Defekte beim Druckguss in unserem ausführlichen Ratgeber)
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Mit Druckguss kompatible Materialien
HPDC eignet sich optimal für die Herstellung von Metallkomponenten oder -teilen. Am häufigsten werden Aluminium-, Zink- und Magnesiumlegierungen verwendet. Werfen wir einen Blick auf diese Materialien, um zu bestimmen, ob HPDC oder eine andere Methode besser ist.
- Aluminium
Bildname: Aluminium-Druckgussteile
Aluminium ist das am häufigsten verwendete Material im HPDC-Verfahren. Aufgrund seiner Eigenschaften eignet es sich für den Einsatz in Branchen wie der Automobil- und Flugzeugindustrie. Aluminium hat eine gute Fließfähigkeit, insbesondere wenn es unter Druck geschmolzen wird. Für qualitativ hochwertige Gussteile ist jedoch ein Kaltkammersystem erforderlich. Einige der am häufigsten verwendeten Aluminiumlegierungen sind 380, 390, 412, 443 und 518.
Zudem hat auch Frau Aluminiumteile werden aufgrund ihres relativ geringen Gewichts bevorzugt. Es verleiht dem Endprodukt außerdem eine verbesserte Dimensionsstabilität, elektrische Leitfähigkeit, Erosionsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit.
- Magnesium
Bildname: Magnesium-Druckguss Produkt
Neben Aluminium ist Magnesium ein weiteres Material, das bei HPDC verwendet wird. Es ist leichter als Aluminium und zeichnet sich durch eine hohe Bearbeitbarkeit aus. Von allen Legierungen eignet sich Magnesium am besten für Warmkammer-Druckguss wegen seines niedrigen Schmelzpunkts. Die beliebtesten Legierungen sind AZ91D, AM60, AS41B und AE42.
- Zink
Bildname: Zinkdruckgussteile in großen Mengen
Unter den HPDC-Materialien ist Zink das benutzerfreundlichste. Es eignet sich sowohl für Heißkammer- als auch für Kaltkammersysteme. Zamak 2, Zamak 3 und Zamak 5 sind die drei wichtigsten Zinklegierungen, die bei Hochdruckgussanwendungen eingesetzt werden. Zinkteile sind mechanisch einwandfrei, verschleißfest und lassen sich problemlos verarbeiten.
Darüber hinaus können auch andere Materialien wie Kupfer, Blei und Zinnlegierungen usw. verwendet werden. Jedes Material weist unterschiedliche Eigenschaften auf. Das erste Kriterium bei der Auswahl eines Materials sind die erforderliche Funktion und die Bedingungen, unter denen das Gerät betrieben wird. Sie sollten einen Druckgussdienstleister nach dem am besten geeigneten Material fragen.
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Anwendungen für Druckgussverfahren: Welche Produkttypen werden hergestellt?
Aufgrund der damit verbundenen Vorteile kann das Druckgießen in allen Branchen eingesetzt werden. Im Folgenden sind die Vorteile dieser Methode aufgeführt.
Höhere Produktionsraten
Bildname: Präzisions-Druckgusskomponenten
Hochdruck Druckgussverfahren ermöglicht eine schnellere Produktion im Vergleich zu den anderen Methoden. Da der Prozess der Hochgeschwindigkeitseinspritzung von geschmolzenem Metall eine schnellere Produktion ermöglicht. Dies macht das Verfahren für Organisationen mit hoher Stückzahlproduktion geeignet.
Teile guter Qualität
Bildname: Druckgusswerkzeuge
Hochdruckguss garantiert eine nahezu fertige Form und erzeugt in den meisten Fällen eine feine Oberflächenbeschaffenheit. Denn Präzisionsteile können mit sehr engen Toleranzen geschnitten werden und müssen nicht weiter geschnitten werden. Ein weiterer Vorteil einer guten Oberflächenbeschaffenheit ist, dass sie das Beschichten erleichtert. Darüber hinaus sorgt Hochdruckguss für Einheitlichkeit und mechanische Stabilität der hergestellten Teile.
Dünnwandige Produkte
Bildname: Dünnwandige Gussteile
Die im Verfahren eingesetzten hohen Drücke ermöglichen dünnere Wandabschnitte. Die minimale verfügbare Wandstärke beträgt je nach Anforderung 0.40 mm. Dünnwandige Konstruktionen können leichte Produkte erzeugen und zur Gewichtsreduzierung beitragen. Außerdem ermöglichen sie die Einarbeitung von Teilen wie Schrauben während des Gießens und reduzieren die Anzahl der erforderlichen Montageschritte.
Komplexe Designs realisieren
Bildname: Kompliziertes Druckgussteil
Die im HPDC-Verfahren verwendete Form bietet Flexibilität und ermöglicht es Designern, komplexere Teiledesigns zu entwickeln. Diese Funktion ist für die Bildung komplexer Baugruppen mit einer begrenzten Anzahl von Komponenten von Nutzen.
Langlebige Stanzformen
Die im HPDC-Verfahren verwendeten Matrizen sind verschleißfest und haben eine lange Lebensdauer. Dadurch können sie in vielen Produktionszyklen verwendet werden, was die Stückkosten senkt.
Anwendungen für das Druckgussverfahren
Viele Branchen nutzen das Druckgussverfahren, da es sich positiv auf das Endprodukt auswirkt. Zu den gängigen Branchen zählen:
Automobilindustrie
Bildname: Automobil-Druckguss-Aufhängungssystem
Die Hersteller verwenden Aluminium-Druckguss und Magnesium für Autokomponenten und Strukturteile. Es handelt sich um Alltagsgegenstände wie Motorblöcke, Getriebegehäuse und Ölwannen. Darüber hinaus werden Motorträger und andere Karosserieversteifungsteile wie Querträger hergestellt.
Medizintechnik
Bildname: Chirurgische Druckgussinstrumente
Das Verfahren wird effektiv zur Entwicklung leichter chirurgischer Instrumente eingesetzt. Darüber hinaus wird es zur Herstellung medizinischer Geräte und bildgebender Geräte verwendet. Es unterstützt die Herstellung von Infusionspumpen und anderen damit verbundenen medizinischen Instrumenten.
Luft-und Raumfahrtindustrie
Bildname: Druckguss für die Luft- und Raumfahrt
Aus diesem Grund wird HPDC in der Luft- und Raumfahrt bevorzugt, da sich damit detaillierte und aufwendige Teile herstellen lassen. Es eignet sich für die Herstellung von Hochleistungsmotorteilen. Zu den üblichen Materialien, die in der Luft- und Raumfahrt verwendet werden, zählen Aluminium-, Zink- und Magnesiumlegierungen.
Komponenten einer Druckgussmaschine
Druckgussmaschinen bestehen aus zwei Systemen: Kalt- und Warmkammern. Obwohl sie aus denselben Teilen bestehen, sind ihre Rollen unterschiedlich. Hier finden Sie eine kurze Beschreibung der Komponenten und ihrer Funktionsweise.
- Druckgussform
Die Druckgussform ist ein wichtiges Element, das im Allgemeinen aus Stahl gefertigt ist. Diese werden durch CNC Dienstleister. Die Form besteht aus zwei Metallhälften. Diese Hälften öffnen und schließen sich hydraulisch, wenn geschmolzenes Metall eingegossen wird.
- Auswerferstifte
Auswerferstifte sind Stifte, die zum Ausschieben des Druckgussteils nach dem Erstarren dienen. Sie befinden sich meist am Schlittenteil der Matrize oder Stanzform.
- Kolben
Der Kolben erzeugt einen Druck auf das geschmolzene Metall und spritzt es dann in die Form. Dieser Vorgang ist in den meisten Fällen, je nach verwendeter Maschine, automatisiert.
- Heizkomponenten
Zu den Heizkomponenten gehören das Heizelement, das Thermoelement und die Blaskammer. Diese Teile helfen, die Temperatur des geschmolzenen Metalls in einem Prozess namens Gießen aufrechtzuerhalten. Kaltkammersysteme enthalten diese Heizteile nicht.
- Steigrohr
Das Steigrohr dient zum Durchleiten der Metallschmelze. Es leitet das Metall beim Einspritzen in die Druckgussform durch den Einspritzvorgang.
Boda – Kundenspezifischer Hochdruckguss
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Wir betreiben moderne Produktionsstätten und modernste Anlagen zur Herstellung hochwertiger Produkte. Darüber hinaus bieten wir kurze Lieferzeiten, schnelle Online-Angebote und eine kostenlose DFM-Analyse, wenn Sie Ihre Designdatei auf unsere Website hochladen. Sie können sich also darauf verlassen, dass Boda die besten Ergebnisse zu wettbewerbsfähigen Marktpreisen liefert.
Häufig gestellte Fragen
F1. Welche Art von Materialien können beim Druckguss verwendet werden?
Die am häufigsten im HPDC verwendeten Metalle sind Aluminium, Zink, Magnesium und Kupferlegierungen. Diese Materialien weisen bestimmte Eigenschaften auf – Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit –, die sie für verschiedene Anwendungen gut geeignet machen.
F2. Was sind die Unterschiede zwischen Hochdruck- und Niederdruck-Druckguss?
HPDC verwendet einen höheren Einspritzdruck (1,500 bis 25,000 PSI) für einen schnelleren und präziseren Schuss. LPDC arbeitet mit niedrigerem Druck, wird für große, dicke Komponenten verwendet und bietet weniger Maßkontrolle als HPDC.
F3. Was ist die übliche Zykluszeit für Hochdruck-Druckguss?
Die Zykluszeit für HPDC beträgt für die komplexesten Teile typischerweise zwischen 15 und 60 Sekunden und hängt vom Material und dem Design der Form ab. Reduzierte Zykluszeiten bedeuten auch eine höhere Produktivität oder Effizienz des Produktionsprozesses.
F4. Welche Vorteile bietet das Druckgießen gegenüber anderen Fertigungsverfahren?
Einige der Vorteile, die HPDC anderen Gussverfahren vorziehen, sind: HPDC hat eine gute Maßgenauigkeit, eine gute Oberflächenbeschaffenheit und kann dünnwandige und komplexe Formen erzeugen. Es eignet sich auch für die Produktion großer Mengen auf einmal und ist auf lange Sicht billiger.
F5. Nennen Sie einige Anwendungen für das Hochdruckgussverfahren.
HPDC wird in zahlreichen Branchen eingesetzt, unter anderem in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Medizin- und Elektronikbranche, um Teile wie Motorblöcke, Getriebegehäuse, chirurgische Instrumente und Gehäuse für die Elektronik herzustellen.