Aluminium-Druckguss ist ein Metallumformverfahren, bei dem flüssiges Metall (z. B. eine Aluminiumlegierung) mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in eine Stahlform eingespritzt wird, wo es unter Druck erstarrt und das Gussteil bildet. Dieses Verfahren ähnelt dem Kunststoffspritzgießen. Die Hauptmerkmale des Druckgusses im Vergleich zu anderen Gießverfahren sind der hohe Druck und die hohe Geschwindigkeit.
Aluminiumlegierungen im Druckgussverfahren
Aluminiumgusslegierungen werden anhand ihrer primären Legierungselemente in vier Hauptgruppen eingeteilt: Al-Si (Aluminium-Silizium), Al-Cu (Aluminium-Kupfer), Al-Mg (Aluminium-Magnesium) und Al-Zn (Aluminium-Zink). Aluminiumlegierungen für den Druckguss stammen im Allgemeinen aus der Aluminium-Silizium-Gruppe. Gängige Sorten sind ADC12 (A383), ADC10 und A360. Druckgussformen müssen aus Werkzeugstählen gefertigt werden, typischerweise aus H13, 8407, 2344, 8418 und SKD61. Bei der Materialauswahl sind die Bauteilstruktur, die Anforderungen an die Wärmeableitung, die Betriebsumgebung und die nachfolgenden Nachbearbeitungsverfahren zu berücksichtigen.
| Infos | Ausgezeichnete Fließfähigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und niedrige Kosten | Anwendungen |
| A383 ADC12 | Ausgezeichnete Fließfähigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, niedrige Kosten | Gehäuse für Unterhaltungselektronik, kleine Automobilteile |
| A380 ADC10 | Hohe Festigkeit, hervorragende Dimensionsstabilität | Elektronische Steuergeräte für Kraftfahrzeuge, elektromechanische Gehäuse |
| A360 | Gute Korrosionsbeständigkeit, gute Luftdichtheit | Batteriegehäuse, Sensorgehäuse |
Die detaillierten Eigenschaften der oben genannten gängigen Aluminiumlegierungen lauten wie folgt.
| Eigenschaften/Noten | A383/ADC12 | A380/ADC10 | A360 |
| Streckgrenze, MPa | 230 | 214 | 170 |
| Zugfestigkeit, MPa | 305 | 324 | 230 |
| Härte, HB | 82 | 80 | 65 |
| Dichte, g / cm3 | 2.68 | 2.74 | 2.68 |
| Dauerfestigkeit, MPa | 70 | 97 | 70 |
| Schmelzpunkt, ℃ | 570 ~ 640 | 570 ~ 640 | 582 ~ 652 |
Aluminium-Druckgussverfahren
Das gesamte Aluminium Druckgussservice Im Wesentlichen umfasst dies die Formenherstellung, das Einspritzen von geschmolzenem Aluminium, das Auswerfen der Teile und die Nachbearbeitung.
#1 Formendesign
Beim Aluminium-Druckguss müssen die hergestellten Gussteile den Industrienormen hinsichtlich Form und Abmessungen entsprechen (z. B. der chinesischen Norm GB/T1804-2000). Die Werkzeugkonstruktion sollte auf den tatsächlichen Anforderungen basieren und dabei Vollständigkeit und strukturelle Einfachheit berücksichtigen. Gleichzeitig muss durch eine Machbarkeitsanalyse des Druckgussverfahrens eine gute Gießbarkeit sichergestellt werden.
#2 Formenbau
Nach Abschluss der Werkzeugkonstruktion wird das Werkzeug gemäß den Zeichnungen gefertigt, typischerweise unter Verwendung von CNC-Bearbeitungsservice und elektrische EntladungsbearbeitungDie Formgenauigkeit ist extrem hoch; jede Abweichung kann die Gussqualität erheblich beeinträchtigen. Die fertige Form wird in eine spezielle Druckgussanlage eingesetzt, anschließend werden die Prozessparameter eingestellt.
#3 Einspritzen von geschmolzenem Aluminium
Vor dem Gießen wird ein Aluminiumlegierungsmaterial (z. B. ADC12) gemäß den Zeichnungsvorgaben vorbereitet. Das Material wird geschmolzen und in die Form eingespritzt. Vor dem Einspritzen sind präzise Messungen und eine genaue Temperaturkontrolle erforderlich, um die Gussqualität zu gewährleisten.
#4 Formkühlung
Das geschmolzene Aluminium in der Form erstarrt innerhalb kurzer Zeit. Abkühlzeit und -temperatur sind entscheidende Faktoren für die Werkstückqualität.
#5 Teileauswurf
Nach dem Abkühlen wird die Form geöffnet und das geformte Aluminium-Druckgussteil entnommen.
#6 Oberflächenbehandlung
Nach dem Ausbau werden die Aluminiumteile beschnitten, galvanisiert, lackiert und weiteren Oberflächenbehandlungen unterzogen, um die Anforderungen an Aussehen und Oberflächenqualität zu erfüllen.
#7 Qualitätssicherung
Die Prüfung von Aluminium-Druckgussteilen umfasst Maßgenauigkeit, Oberflächenqualität und weitere Kriterien. Teile, die die Prüfung bestehen, gelten als qualifiziert.
Vorteile des Aluminiumdruckgusses
Die Vorteile des Aluminium-Druckgusses sind unter anderem folgende:
- Hohe Produktqualität. Die Gussteile zeichnen sich durch hohe Maßgenauigkeit und exzellente Oberflächengüte sowie höhere Festigkeit und Härte aus. Die Festigkeit ist typischerweise 25–30 % höher als bei Sandguss, die Dehnung jedoch um etwa 70 % reduziert. Die Teile weisen eine gute Dimensionsstabilität und Austauschbarkeit auf. Es lassen sich dünnwandige, komplexe Gussteile herstellen, wobei die minimale Wandstärke beim Zinkdruckguss 0.3 mm und beim Aluminiumdruckguss 0.5 mm beträgt.
- Hohe Produktionseffizienz. Die Maschinenproduktivität ist hoch. Beispielsweise können chinesische Kaltkammer-Druckgussmaschinen 600–700 Aluminiumkugeln in 8 Stunden produzieren, während kleinere Maschinen Heißkammermaschinen kann im gleichen Zeitraum 3000–7000 Schüsse erzielen.
- Kostenvorteile. Aluminium-Druckgussteile können oft direkt ohne oder mit minimaler Nachbearbeitung eingesetzt werden. Dies verbessert die Materialeffizienz, reduziert Maschinenwechsel und spart Bearbeitungszeit. Die Teile sind kostengünstig. Auch die Kombination von Druckguss mit anderen Metallen oder nichtmetallischen Werkstoffen ist möglich, was Montagezeit und Materialverbrauch reduziert.
Nachteile von Aluminiumdruckguss
Zu den Nachteilen des Aluminium-Druckgusses gehören folgende:
- Eine hohe Einspritzgeschwindigkeit und ein instabiler Metallfluss beim Druckgießen können zu Porosität in Gussteilen führen, die mit konventionellen Verfahren hergestellt werden, wodurch eine Wärmebehandlung im Allgemeinen ungeeignet ist.
- Die Herstellung von Gussteilen mit hochkomplexen inneren Strukturen ist schwierig.
- Die Lebensdauer der Matrize ist relativ kurz und beträgt typischerweise etwa 80,000 Schüsse.
- Aufgrund der hohen Kosten für die Formenherstellung ist die Fertigung in kleinen Serien nicht möglich, da dadurch die Kostenvorteile bei geringen Stückzahlen zunichtegemacht werden.
Aluminium-Druckguss ist im Allgemeinen nicht geeignet für EloxierenDas Vorhandensein zahlreicher Gasporen oder Lunker nach dem Gießen erschwert die Reparatur von Oberflächenfehlern, was nach der Oxidation zu einer mangelhaften Deckkraft und einem unschönen Erscheinungsbild führt.
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Oberflächenbehandlung für Aluminium-Druckguss
Gängige Oberflächenbehandlungsverfahren für Aluminium-Druckgussteile sind Galvanisieren, Lackieren/Spritzen, Sandstrahlen und Polieren. Anodisieren wird für Aluminium-Druckgussteile im Allgemeinen nicht empfohlen, da beim Abkühlen Gasporosität, Schwindungsporosität und Erstarrungsschrumpfung auftreten, die mikroskopische Defekte und Lunker im Material verursachen. Diese Unregelmäßigkeiten verhindern eine ausreichende Reinheit und Gleichmäßigkeit der Oberfläche, was sich negativ auf das Anodisierungsergebnis auswirkt.
Galvanotechnik
Bei der Galvanisierung werden Metallionen auf Oberflächen abgeschieden, um Korrosionsbeständigkeit, Aussehen und mechanische Eigenschaften zu verbessern. Gängige Verfahren sind Verchromen, Vernickeln, Verkupfen und Verzinken. Verchromen ist eines der am weitesten verbreiteten Verfahren und verbessert Härte, Korrosionsbeständigkeit und Optik.
Lackierung
Dabei werden Beschichtungen auf die Oberfläche aufgebracht, um Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Aussehen zu verbessern. Gängige Verfahren sind Spritzlackierung, Pulverbeschichtung, Öllackierung und Kunststoffspritzen. Spritzlackierung gehört zu den verbreitetsten Verfahren und bietet eine breite Palette an Farben und Oberflächenstrukturen bei gleichzeitig verbesserter Haltbarkeit und Korrosionsschutz.
Sandstrahlen
Beim Sandstrahlen werden abrasive Partikel auf die Oberfläche aufgeschleudert, um deren Aussehen und mechanische Eigenschaften zu verbessern. Es gibt verschiedene Verfahren, darunter Trocken- und Nassstrahlen, wobei das Trockenstrahlen am häufigsten angewendet wird. Es erzeugt eine strukturierte Oberflächenschicht, die sowohl die mechanische Belastbarkeit als auch die optische Qualität steigert.
Polieren
Durch Polieren entsteht eine glatte Oberfläche, die sowohl die Ästhetik als auch die mechanischen Eigenschaften verbessert. Gängige Verfahren sind das mechanische und das chemische Polieren, wobei das mechanische Polieren am weitesten verbreitet ist. Es erzeugt eine besonders glatte Oberfläche und optimiert so Aussehen und Leistung.
Toleranzen beim Aluminium-Druckguss
| Toleranz | CT4-CT7, enge Toleranz bis zu 0.02 mm |
| Wandstärke | 0.5 mm |
| Anzahl der Zyklen | 100,000 |
| MOQs | 500 Stücke |
| Maximales Gussgewicht | 10 kg |
| Vorlaufzeit | so schnell wie 20 Tage |
Anwendungen des Aluminiumdruckgusses
Automobilindustrie
Komponenten wie Motorblöcke, Getriebegehäuse, Statoren, Schaltgabeln und Kühlkörper.
Consumer Products
Zu den Bestandteilen gehören Gartenmöbel, dekorative Beschläge und architektonische Akzente.
Displays & Elektronik
Komponenten wie Schaltanlagengehäuse, Transformatorengehäuse und Anschlusskästen.
Beleuchtung
Komponenten wie LED-Gehäuse, Leuchten, Gehäuse, Montagehalterungen und Träger.
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