Schwerkraftgießen: Verfahren, Materialien, Anwendungen und Vorteile

Das Kokillengießen ist eines der beliebtesten Metallgießverfahren. Es nutzt die Schwerkraft, um Formen mit geschmolzenem Metall zu füllen. Im Gegensatz dazu wird beim Kokillenguss das Metall durch die Zugkraft der Schwerkraft in den Hohlraum der Form geleitet. Es ist seit langem dafür bekannt, dass es qualitativ hochwertige Teile mit guter Maßgenauigkeit und ausgezeichneter Oberflächengüte herstellt. Einige Vorteile von Druckguss sind Langlebigkeit, Flexibilität im Design, Kosten und eine breite Anwendung in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Fertigungsindustrie. In diesem Artikel werden das Verfahren, die Materialien, die Vorteile, die Herausforderungen und die Anwendung in der modernen Fertigung besprochen.

Wie funktioniert das Schwerkraftgießen?

Das Kokillengussverfahren beginnt mit der Vorbereitung einer wiederverwendbaren Form aus Metall - meist aus Stahl oder Gusseisen. Die Form besteht aus zwei Hälften. In der einen Hälfte befindet sich der Hohlraum, der die Form des Teils bestimmen wird. Hier sind die zu befolgenden Schritte:

Die Form wird vorgeheizt, um einen Temperaturschock zu vermeiden und einen gleichmäßigen Fluss des geschmolzenen Metalls zu gewährleisten. Ein Trennmittel oder eine Beschichtung wird auf die Form aufgetragen, um das Herausnehmen des Gussteils zu erleichtern und die Lebensdauer der Form zu verlängern.

Dann kommt die Schwerkraft, die das geschmolzene Metall, entweder Aluminium, Kupfer oder sogar Magnesium, das in die Form gegossen wird, aufnimmt. Durch das Vorheizen der Form wird auch jedes noch so kleine Detail ausgefüllt, denn die Form wurde speziell für dieses Objekt angefertigt, um alle seine feinen Details zu zeigen.

Sobald die Form voll ist, sollte das Metall abkühlen und erstarren. Dies hängt von der Art des Metalls und der Komplexität des Teils ab. Sobald das Gussteil fest geworden ist, öffnen Sie die Form und nehmen das Gussteil heraus. Einige weitere Schritte im Prozess sind das Beschneiden oder Bearbeiten, die Oberflächenbehandlung und andere, je nach den vorgegebenen Spezifikationen.

Der Kokillenguss wird aufgrund seiner Einfachheit, Effizienz und der Fähigkeit, Teile mit engen Toleranzen und hervorragenden mechanischen Eigenschaften herzustellen, bevorzugt.

Beim Druckguss verwendete Materialien

Eine breite Palette von Metallen und Legierungen kann in Druckgussmaterialien, jeweils mit einzigartigen Eigenschaften, die auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten sind:

Aluminium-Legierungen

Leicht und korrosionsbeständig, Aluminium Legierungen werden in großem Umfang für Komponenten in der Automobil- und Luftfahrtindustrie verwendet.

Magnesium-Legierungen: 

Sie sind dafür bekannt, dass sie eine geringere Dichte bei einem sehr guten Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht aufweisen. Sie sind ideal für leichte Konstruktionen.

Kupfer-Legierungen: 

Kupfer Legierungen werden aufgrund ihrer hohen Leitfähigkeit und besseren Verschleißfestigkeit hauptsächlich in elektrischen und thermischen Anwendungen eingesetzt.

Zink-Legierungen: 

Zinkdruckguss Legierungen sind weich gegossen und relativ zäh. Aufgrund ihrer hohen Korrosionsbeständigkeit wird sie für Dekorations- und Konstruktionsteile verwendet.

Stahl und Eisen:

 Dieses Material ist in den meisten Produktionen relativ selten, da die Komponenten eine sehr hohe Festigkeit erfordern und dafür eine lange Lebensdauer benötigen.

Die Auswahl des Materials hängt von den Anforderungen, den mechanischen Eigenschaften und der Budgetierung ab, damit das Endprodukt den festgelegten Leistungsstandards entspricht.

Anwendungen des Schwerkraftgießens

Das Kokillengießen wird aufgrund seiner Vielseitigkeit und der Präzision der Teile vielseitig eingesetzt. Einige der häufigsten Anwendungen sind die folgenden:

• Automobilbranche: Zylinderköpfe, Motorblöcke, Bremsteile und Aufhängungsteile werden so vorbereitet, dass sie Stärke und Genauigkeit aufweisen.
• Luft- und Raumfahrt: Leichte und stabile Teile wie Turbinenschaufeln und Strukturteile werden im Druckgussverfahren hergestellt.
• Elektroindustrie: Maßgenauigkeit, Leitfähigkeit und Qualität von Schaltanlagenteilen, Steckern und Gehäusen.
• Industrielle Maschinen: Der Kokillenguss verfügt über die Festigkeit und Verschleißfestigkeit von Materialien zur Herstellung von Zahnrädern, Gehäusen und anderen Teilen.
• Konsumgüter: Dekorationsartikel, Küchengeräte und Möbelbeschläge - glatte Oberflächen und Langlebigkeit machen den Kokillenguss zum bevorzugten Verfahren.

Das Verfahren ist flexibel in Bezug auf Größe, Komplexität und Leistungsanforderungen der Teile.

Vorteile des Schwerkraftgießens

Die Vorteile des Kokillengusses, die erklären, warum er in der Fertigung bevorzugt wird, sind, dass das Verfahren eine hohe Präzision erfordert, da die Metallformen mit Sicherheit Qualität und Maßhaltigkeit liefern, dass es eine ausgezeichnete Oberflächengüte erzeugt, da die Teile eine glatte Oberfläche haben und diese in der Regel keine große Bearbeitung oder Oberflächenbehandlung erfordern, und dass es aufgrund seiner Festigkeit und Abriebfestigkeit langlebig ist und extremen Bedingungen standhalten kann.

• Kosten-Nutzen-Verhältnis: Auch wenn die Kosten für die Werkzeuge sehr hoch sind Druckguss Die Wiederverwendbarkeit der Gussformen macht das Verfahren für große Auflagen wirtschaftlich.
• Flexibilität: Das Druckgussverfahren kann komplexe Formen und komplizierte Designs unterstützen.
• Materialbereich: Dieses Verfahren eignet sich für verschiedene Metalle und Legierungen und bietet somit eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten.
• Umweltfreundlich: Es werden wiederverwendbare Formen und wiederverwertbare Metalle verwendet, so dass nur ein Minimum an Abfall entsteht, was den Zielen der Nachhaltigkeit entspricht.

Diese Vorteile haben den Kokillenguss zu einem zuverlässigen Verfahren für die Herstellung von Hochleistungskomponenten gemacht.

Negative Seiten beim Druckguss

Es gibt nur einen Nachteil, obwohl das Kokillengießen zahlreiche Vorteile bei der Umsetzung bietet.

Werkzeugkosten. 

Schmieden Druckgusstechniken Die Herstellung von Gussformen ist recht kostspielig, so dass sie für die Herstellung von Loranteilen am schlechtesten geeignet sind.

Probleme mit der Porosität

Wenn die Form nicht vollständig abkühlt und die eigentliche Form keine Lufteinschlüsse aufweist, kann sie keine nennenswerte Festigkeit entwickeln.

Nicht sehr geeignet für große Teile, da große Formen ziemlich unpraktisch in der Handhabung und beim Gießen sind.

Materielle Einschränkung:

Das Kokillengießen kann nicht bei allen Metallen angewandt werden; daher sind die Anwendungsmöglichkeiten begrenzt.

Benötigt hochqualifizierte Arbeitskräfte

Qualitativ hochwertige Ergebnisse können nicht ohne qualifizierte Mitarbeiter erzielt werden, einschließlich der Entwicklung von Formen, der Materialauswahl und der Überwachung.

All diese Unzulänglichkeiten erfordern eine Aufrüstung der Technologie, erfahrene Arbeitskräfte und eine sorgfältige Planung.

Fortschritte in der Schwerkraftgusstechnologie

Die Technologie des Kokillengusses unterliegt einem ständigen Verbesserungs- und Entwicklungsprozess. Auch ihre Effizienz und Qualität haben sich im Laufe der Zeit verbessert. Die wichtigsten Verbesserungen der letzten Zeit sind die folgenden:

• Automatisierte Gießsysteme: Sorgen Sie für einen reibungslosen Fluss des Metalls ohne Defekte, was die Produktionsrate erhöht.
• Fortschrittliche Formenbeschichtungen: Verbessern Sie die Haltbarkeit der Formen und die Qualität der Oberfläche.
• Simulations-Software: Sagt Defekte voraus und optimiert die Formgestaltung vor der Produktion.
• Hybride Prozesse: Eine Kombination aus Kokillenguss und anderen Verfahren wie Sandguss zur Herstellung komplexer Teile.
• Energieeffiziente Öfen: Reduziert den Energieverbrauch und die Kohlenstoffemissionen beim Schmelzen.

All diese Entwicklungen haben dazu beigetragen, den Druckguss effektiver, nachhaltiger und flexibler zu machen.

Warum Schwerkraftgießen weiterhin beliebt ist

Es ist sehr gefragt, da das Kokillengießen ein perfektes Gleichgewicht zwischen Kosten, Qualität und Vielseitigkeit bietet. Seine Anwendung ist ziemlich genau für komplexe Formen, die jede Industrie, zum Beispiel, bei der Herstellung solcher Komponenten verlangt. Dank dieses minimalen Abfalls und wiederverwertbare Materialien die in diesem Prozess erzeugt wurden, wurde die Technik auch in der heutigen umweltfreundlichen Produktion sehr beliebt.

Fazit

Das Kokillengießen hat sich im Laufe der Zeit bewährt. Es ist eine bewährte und zuverlässige Fertigungsmethode, die viel zu bieten hat. Qualität, Langlebigkeit und Präzision bei der Herstellung von Komponenten sind etwas, das der Kokillenguss bietet. Da es sich um ein bewährtes Verfahren handelt, ist es eine wichtige Voraussetzung für Automobil, Luft- und RaumfahrtAllerdings stößt er auf Probleme wie hohe Werkzeugkosten und materialbedingte Einschränkungen, auf die immer neuere technologische Entwicklungen eine Antwort geben. Weitere Anforderungen an eine effiziente und nachhaltige Fertigung werden dazu führen, dass der Druckguss weiter an der Gestaltung der Zukunft des Metallgusses mitwirken muss.

FAQs

Welche Metalle werden üblicherweise verwendet?

Einige der gängigen Metalle, die für den Kokillenguss verwendet werden, sind Aluminium, Magnesium, Kupfer, Zink und sogar einige Stahllegierungen, da sie je nach Anwendung eine Kombination von Eigenschaften, wie z.B. die Verarbeitbarkeit, aufweisen können. 

Wie unterscheidet sich das Kokillengießen vom Druckgießen?

Der Schwerkraftdruckguss wird durch die Schwerkraft gefüllt, während der Druckguss durch die Kraft gefüllt wird. Druckguss ist für einfache Formen und mittlere Auflagen geeignet.

Eignet sich Kokillenguss für die Produktion großer Mengen?

Ja, Kokillenguss ist bei mittleren bis hohen Stückzahlen wirtschaftlich, vor allem wenn wiederverwendbare Formen eingesetzt werden.