Niederdruck-Druckguss: Eine einfache Anleitung zum Verständnis des Prozesses

Wie der Name schon sagt, wird beim Niederdruckgießen das geschmolzene Material unter einem gut kontrollierten niedrigen Druck in den Druckguss eingespritzt, was dem Verfahren Vorteile verschafft. Es ermöglicht beispielsweise die präzise Herstellung rotationssymmetrischer Räder, weshalb die Automobilindustrie das Verfahren am häufigsten anwendet.

Bevor Sie einen Druckgussdienstleister beauftragen, ist es wichtig, dass Sie selbst über den Prozess Bescheid wissen. Daher wird in diesem Artikel das Niederdruck-Druckgießen, seine Funktionsweise, seine Vor- und Nachteile sowie andere Alternativen vorgestellt, die Sie nutzen können.

Was ist Niederdruck-Druckguss?

Beim LPDC wird eine Druckgussform unter niedrigem Druck mit geschmolzenem Metall gefüllt. Aufgrund der konstanten Füllung des Formhohlraums während der Schrumpfphase (Erstarrung) ist die Genauigkeit hoch. Dadurch wird die Volumenreduzierung ausgeglichen. Zu den weiteren Merkmalen gehören die Verringerung der Oxidbildung und Porosität sowie eine hervorragende Konsistenz der Metallschmelze von oben bis unten.

Wie funktioniert Niederdruck-Druckguss?

Beim Niederdruck-Kokillenguss wird zum Füllen einer Kokille anstelle der Schwerkraft ein geringer Druck verwendet, typischerweise etwa 20–100 kPa (2.9–14.5 psi). Im Gegensatz zum Traditionellen DruckgussverfahrenEs verfügt über einen einzigartigen Aufbau und verwendet mehrere Ausrüstungsgegenstände. Nachfolgend finden Sie eine Darstellung des Aufbaus und der benötigten Ausrüstung.

Der Prozess beginnt mit einem Schmelzofen, der die Metalllegierungen schmilzt und auf Gießtemperatur bringt. Aluminium hat beispielsweise eine Gießtemperatur von 710–720 °C⁰C.

Das geschmolzene Metall gelangt dann in einen Warmhalteofen unterhalb der Form, der als Behälter fungiert und gleichzeitig die Flüssigkeit auf Gießtemperatur hält.

Unter niedrigem Druck wird die Metallschmelze durch ein Steigrohr in die Form gedrückt. Das flüssige Metall bewegt sich unter konstantem Druck, bis die Metallschmelze im Formhohlraum erstarrt.

Bei der Erstarrung wird der Druck abgelassen und die verbleibende Metallschmelze gelangt durch das Steigrohr zurück zum Warmhalteofen und wird dort recycelt. Schließlich lässt sich der Guss leicht entfernen, sobald die Form abgekühlt ist.

Vorteile von Niederdruck-Druckguss

LPDC hat viele Vorteile, die es zu einem anwendbaren Druckgussverfahren in mehreren Branchen machen. Nachfolgend sind einige Vorteile des Verfahrens aufgeführt.

Hohe Genauigkeit

Mit diesem Verfahren hergestellte Teile weisen eine hohe Genauigkeit auf. Dies ist auf den während der Erstarrung aufrechterhaltenen niedrigen Druck zurückzuführen. Daher erfolgt eine kontinuierliche Füllung des Formhohlraums, wodurch die Volumenschrumpfung beim Erstarren des geschmolzenen Metalls ausgeglichen wird. Aufgrund der hohen Genauigkeit ist es die beste Methode zur Herstellung axialsymmetrischer Teile wie Räder.

Es bildet hochreine Abgüsse

Die Gussteile sind hochrein, da für die Verunreinigung wenig bis gar keine Schlacke verantwortlich ist. Der geringe Schlackenanteil ist auf den Aufbau der Gießmaschine zurückzuführen. Im Allgemeinen befinden sich Schlacken auf der Oberfläche geschmolzener Metalle. Da die Steigrohre jedoch im Warmhalteofen nach unten verlaufen, enthält das in den Hohlraum gedrückte flüssige Metall keine Schlacken. Daher der hochreine Guss. Da es sich um einen Niederdruckprozess handelt, ist außerdem die Wahrscheinlichkeit gering, dass Schlacke in die Form gelangt.

Darüber hinaus kommt es aufgrund des stabilen Füllprozesses nicht zu einer Oxidation der Metallschmelze. Durch die Stabilität wird das Taumeln, Aufprallen und Spritzen der Metallschmelze während des Prozesses reduziert oder verhindert. Somit kommt es nicht zur Bildung von Oxidationsschlacken, die die Reinheit der Gussteile beeinträchtigen könnten.

Es hat eine gute Formbarkeit

Die Niederdruckfüllung führt zu einer guten Formbarkeit aufgrund der Verbesserung der Fließfähigkeit des flüssigen Metalls. Daher weisen die mit diesem Verfahren hergestellten Gussteile eine klare Kontur und eine glatte Oberfläche auf. Generell eignet sich das Verfahren aufgrund seiner hohen Umformbarkeit ideal für die Herstellung von Gussteilen mit komplexen Geometrien.

Kristallisation

Da der Guss unter Druck erstarrt, kann er kristallisieren und eine kompakte Struktur bilden. Daher sind Gussteile, die mit dem Verfahren hergestellt werden, massiv und eignen sich für die Herstellung von Teilen, die gute Festigkeitswerte erfordern.

Nachteile von Niederdruck-Druckguss

Das Niederdruck-Druckgussverfahren ist zwar ideal, um genaue Ergebnisse zu erzielen, hat aber auch Nachteile.

Langsamerer Casting-Zyklus

Ein Nachteil besteht darin, dass der Zyklus aufgrund des niedrigen Drucks langsamer ist. Daher ist die Anzahl der hergestellten Teile gering und die Teile sind teuer.

Erodiertes Metallteil

Erodierten Aluminiumguss Durch den Kontakt des Metallteils des Geräts mit dem geschmolzenen Metall kann es zur Bildung von Metallschmelzen kommen. Dies kann zu einem Hoch führen Instandhaltungskosten, insbesondere in großen Fertigungsanlagen. Außerdem können die Metallbestandteile der Geräte in das flüssige Metall gelangen und die Leistung beeinträchtigen.

Nicht für die Herstellung dünnwandiger Teile geeignet

Die minimale Wandstärke der Gussteile, die Sie mit diesem Verfahren herstellen können, beträgt etwa 3 mm. Daher ist es für die Herstellung dünnwandiger Teile ungeeignet Hochdruckguss.

RapidDirect: Ihr Partner für Niederdruck-Druckguss

Wenn Ihr Projekt Genauigkeit, reinen Guss und hervorragende Materialeigenschaften erfordert, sollte das Niederdruckgussverfahren ganz oben auf Ihrer Liste stehen. Auch wenn der Gießzyklus langsam ist, erfordert die Auswahl des perfekten Verfahrens für Ihr Projekt Erfahrung und Wissen. Deshalb ist es gut, frühzeitig fachkundigen Rat einzuholen.

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Niederdruck-Druckguss vs. Hochdruck-Druckguss

Niederdruck- und Hochdruck-Druckguss sind je nach Bauteilkomplexität, Teileanzahl und Fertigungsbudget in unterschiedlichen Szenarien anwendbar. Im Folgenden werden die Unterschiede zwischen beiden und die Vorteile des Niederdruck-Kokillengusses gegenüber dem Hochdruck-Kokillenguss erläutert.

Zykluszeit

Der Druckbereich des Niederdruck-Druckgusses liegt bei etwa 0.7 bar bis 1 bar. Beim Hochdruck-Druckguss hingegen kommt es zu hohem Druck (oft über 1000 bar).

Dadurch hat der Niederdruck-Kokillenguss eine kürzere Zykluszeit als der Hochdruck-Kokillenguss. Dies zeigt sich daran, dass letztere für etwa 50 % der Leichtmetallgussteile verantwortlich sind, vor 20 % für Niederdruckguss.

Stärke des Teils

Teile aus Niederdruckguss weisen hohe Festigkeitswerte auf, da die Erstarrung unter konstantem Druck über einen langen Zeitraum zu einem kompakten und dichten Gefüge erfolgt. Auch Teile, die unter hohem Druck hergestellt werden, weisen einen guten Festigkeitswert auf. Ihre Festigkeit ist jedoch nicht mit Teilen zu vergleichen, die mit niedrigem Druck hergestellt werden, da der Druck hoch und die Zeit schnell ist.

Qualität des Gusses

Im Niederdruckgussverfahren hergestellte Gussteile weisen eine höhere Qualität auf als Hochdruckgussteile. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Volumenverringerung aufgrund der Schrumpfung durch die ständige Einspritzung geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum bis zur Erstarrung ergänzt wird.

Außerdem sind diese Gussteile reiner, da weniger Schlacke vorhanden ist, und sie haben keine Poren. Dies ist anders als bei Hochdruckgussteilen, bei denen es aufgrund des hohen Drucks zu Poren kommen kann und bei denen Schlacken in den Formhohlraum eingespritzt werden können.

Kosten

Der Hochdruck-Kokillenguss verursacht aufgrund der erforderlichen Maschinen höhere Betriebs- und Investitionskosten als der Niederdruck-Kokillenguss. Aufgrund der schnellen Zykluszeit sind die Teilekosten jedoch geringer. Erfahren Sie So berechnen Sie die Druckgusskosten.

Materialstärke

Niederdruckguss ist die ideale Methode zur Herstellung dicker Teile. Für dünnwandige Teile ist es jedoch ungeeignet (nicht geeignet für Dicken unter 3 mm). Andererseits können durch Hochdruckguss dünnwandige Teile (unter 0.40 mm) hergestellt werden.

Alternativen zu Niederdruck-Druckguss

Obwohl es zahlreiche Vorteile bietet, können bestimmte Bedingungen den Einsatz des Niederdruckgusses einschränken. Aus diesem Grund haben wir mehrere Alternativen zum Verfahren vorgestellt und deren Vergleich mit dem Niederdruckgussverfahren erläutert.

Schwerkraftguss

Beim Kokillenguss, auch Kokillengussverfahren genannt, handelt es sich um einen Prozess, bei dem geschmolzenes Metall mithilfe der Schwerkraft in die Form gefüllt wird. Es eignet sich für Legierungen aus Nichteisenmaterialien wie Aluminium, Kupfer, Magnesium und Zink.

Einer der Vorteile des Schwerkraftgusses gegenüber dem Niederdruckguss ist die große Auswahl an kompatiblen Materialien. Dies steht im Gegensatz zu letzteren, die bei der Arbeit beliebter sind Aluminiumlegierungen. Daher der Name „Aluminium-Niederdruck-Kokillenguss“.

Feinguss

Feinguss oder Präzisionsguss basiert auf einem alten Verfahren namens Wachsausschmelzguss. Der Prozess beinhaltet die Herstellung eines Wachsmodells in der Form des Endprodukts durch Prozesse wie z Spritzgießen oder 3D-Druck.

Das Wachs wird in eine Keramikaufschlämmung mit kontrollierter Dicke getaucht, um eine Form zu bilden. Beim Erstarren des Wachses wird die Form vorgeheizt und das Wachs entfernt, um eine Metallhülle zu erzeugen. Das geschmolzene Metall kann dann in die Form eingespritzt werden und es folgen die entsprechenden Verfahren

Feinguss ist präziser als Niederdruckguss, da das Wachsmodell aus präzisen Herstellungsprozessen wie dem 3D-Druck stammt. Außerdem dehnt sich Keramik nicht aus.

Sandguss

Sandguss ist das am häufigsten verwendete Metallgussverfahren, das in spezialisierten Fabriken, sogenannten Gießereien, eingesetzt wird. Der traditionelle Prozess besteht darin, eine Form aus Sand, Ton und Wasser herzustellen, sie mit geschmolzenem Metall zu füllen und die Form nach der Fertigstellung aufzubrechen. Der Druckguss vs. Sandguss Der Vergleich basiert hauptsächlich auf der Art des Metalls, mit dem Sie arbeiten. Sandguss ist dem Niederdruckguss überlegen, wenn Sie mit einem hocherhitzbaren Metall arbeiten möchten.

Fazit

Beim Niederdruck-Kokillenguss wird geschmolzenes Metall (hauptsächlich Aluminium) mit relativ geringem Überdruck in die Gussform eingespritzt. Der Prozess hat eine kurze Zykluszeit. Darüber hinaus ist es äußerst präzise bei der Herstellung von Gussteilen mit komplexen Geometrien und liefert reinen Guss mit hervorragenden Materialeigenschaften, was es zu einem Top-Verfahren in vielen Branchen macht. In diesem Artikel erfahren Sie, wie es funktioniert, welche Vor- und Nachteile es hat und welche Alternativen Sie nutzen können.

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Häufig gestellte Fragen