Aluminium Schwerkraftgießen

Ein umfassender Überblick über Aluminium-Kokillenguss

Die Aluminium-Kokillenguss Verfahren ist aufgrund seiner vielseitigen Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Branchen sehr vorteilhaft. Diese Vielseitigkeit ergibt sich aus dem geringen Gewicht von Aluminium, das viele Eigenschaften besitzt. Diese machen den Einsatz für viele industrielle Anwendungen wünschenswert. Außerdem eignet sich Aluminium-Kokillenguss für die Herstellung verschiedener Fahrzeugteile. Zu diesen Fahrzeugen gehören Autos, Lastwagen, Ventile, Kompressoren, TuMaschinen, Werkzeugmaschinen, usw.

In diesem Artikel wird das Aluminium-Kokillengießverfahren erläutert, wobei der Schwerpunkt auf den Vorteilen, Nachteilen, Einschränkungen und den wichtigsten Anwendungen in der Industrie liegt.

Wie kann man Aluminium-Kokillenguß definieren?

Die Hersteller führen ein Dauergussverfahren in einer Form durch. Diese Kokille ist in der Regel aus Stahl oder Gusseisen gefertigt. Die Schwerkraft ist die treibende Kraft, um die Form mit der flüssigen Aluminiumlegierung im Aluminium-Kokillengussverfahren zu füllen. Die Aluminium-Kokillengusstechnik hat sich in der modernen Zeit durchgesetzt. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie die Porosität reduziert. Außerdem kann sich während des Gießens keine Luft in der Form festsetzen. Folglich sind die hergestellten Bauteile oder Produkte frei von Fehlern.

Verschiedene Aluminiumlegierungen für das Aluminium-Kokillengießen

Hier finden Sie eine Liste der wichtigsten Aluminiumlegierungen, die im Aluminium-Kokillenguss weit verbreitet sind. Lassen Sie uns also über ihre Zusammensetzung und ihre breite Anwendung in verschiedenen Lebensbereichen sprechen.

Legierung	Zusammensetzung	Wichtige Eigenschaften	Typische Anwendungen
A356	Al-Si	Gute Festigkeit, Duktilität und Bearbeitbarkeit; mäßige Korrosionsbeständigkeit	Motorblöcke, Gehäuse, Halterungen
A380	Al-Si	Hervorragende Fließfähigkeit, Druckdichtigkeit, mittlere Festigkeit	Motorblöcke, Gehäuse, Getriebeteile
A413	Al-Si	Hochdruckdichtigkeit, gute Bearbeitbarkeit, mittlere Festigkeit	Hydraulische Zylinder, Ventile, Pumpen
B390	Al-Cu	Sehr hohe Festigkeit und Härte, mäßige Duktilität	Kolben, Zylinderköpfe
C355	Al-Cu	Gute Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Duktilität	Strukturelle Komponenten, Räder, Halterungen
AM508	Al-Mg	Hohe Festigkeit, Zähigkeit, Schweißbarkeit	Luft- und Raumfahrtkomponenten, Strukturteile
AM6061	Al-Mg	Gute Festigkeit, Duktilität, Korrosionsbeständigkeit	Baumaterialien, Strangpressprofile, Konstruktionsteile
ZA8	Al-Zn	Hohe Festigkeit, Formbeständigkeit, mäßige Duktilität	Druckgussteile mit engen Toleranzen
K-Legierung	Al-Si-Cu-Mg	Außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit	Marineanwendungen, raue Umgebungen
Übereutektisches Al-Si	Al-Si	Hohe Verschleißfestigkeit und Härte, mittlere Festigkeit	Motorkolben, Laufbuchsen

Die Schritte des Aluminium-Kokillengussverfahrens

This process is fully automated. It helps reduce labor costs and increase product efficiency. So the CNC machines (computer numerical control machines) shape the die, and gravity pours melted aluminum into it. Besides this, the mold cavities are filled with melted aluminum, shaping it into the mold. Special algorithms on automated machines help in the creation of various innovative designs. So, they drive the demand for the aluminum gravity die-casting process. Additionally, aluminum gravity die casting doesn’t solely utilize aluminum metal. It uses aluminum alloys in its applications.

Hier finden Sie eine schrittweise Erklärung aller Schritte, die beim Aluminium-Kokillenguss erforderlich sind.

1. Entwurf und Vorbereitung

Der Aluminium-Kokillenguss beginnt mit dem Entwurf der Modelle. Wir müssen einen Prototyp oder eine Nachbildung eines Produkts herstellen. Daher bestehen diese Modelle normalerweise aus Metall oder Holz. Außerdem bestehen diese Modelle aus präzisen Abmessungen und Designspezifikationen. Sie tragen also dazu bei, dass die Form sehr genau ist. Darüber hinaus bestehen die Gussformteile hauptsächlich aus zwei Hälften. Diese bestehen im Allgemeinen aus Stahl oder Gusseisen. Die eine wird als Standform und die andere als Auswerferform bezeichnet. Diese Hälften müssen perfekt ineinander passen. So entsteht ein Hohlraum, der die Formen des Modells nachbildet.

2. Matrize einrichten

Sobald die Modelle entwickelt sind, ist der nächste Schritt die Herstellung der Gussformen. Es ist sehr nützlich, Formen oder Matrizen für den Gießprozess herzustellen. Daher ist es wichtig, sie zunächst gründlich zu reinigen. Dadurch werden alle Ablagerungen und Rückstände von früheren Gussvorgängen entfernt. Außerdem muss gewährleistet sein, dass das geschmolzene Aluminium reibungslos in die Maschine fließen kann. Danach wird die Form auf eine bestimmte Temperatur vorgewärmt. Diese Vorwärmung ist auch für den Thermoschock nützlich. Dadurch wird der Metallfluss erhöht. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer der Matrize.

3. Zubereitung von geschmolzenem Aluminium

Das Aluminium wird im Ofen zum Schmelzen gebracht. Dieser Prozess erfordert eine Temperatur von etwa 700 °C (1292 °F). Der Ofen hat also genug Hitze, um das Aluminium zu schmelzen. Außerdem werden einige Legierungen hinzugefügt, um die Festigkeit und Haltbarkeit der Aluminiumteile zu erhöhen. Außerdem wird eine Entgasung durchgeführt, um Wasserstoff und andere Verunreinigungen aus der Aluminiumschmelze zu entfernen. All diese Vorgänge machen das Aluminium haltbar und helfen, Porosität zu vermeiden. Dadurch wird die Festigkeit der fertigen Produkte erhöht.

4. Gießverfahren

Danach beginnt der Sättigungsprozess. Das geschmolzene Aluminium wird in den Hohlraum der Kokille gegossen. Dies geschieht in der Regel mit Hilfe eines sorgfältig konzipierten Gießbeckens und eines Angusssystems. Danach gewährleistet die Schwerkraft eine gleichmäßige Verteilung des Metalls in allen Teilen des Formhohlraums. Wenn das geschmolzene Aluminium abkühlt, erstarrt es und nimmt die Form des Formhohlraums an.

5. Auswurf und Nachbearbeitung

Der nächste Schritt ist das Auswerfen. Die Aluminium-Gravitationsform öffnet sich, und das massive Aluminiumteil wird mit Hilfe von Auswerferstiften ausgestoßen. Dieser Vorgang erfordert besondere Sorgfalt, um eine Beschädigung des Metallteils zu vermeiden.

Besides this, the post-processing comprises removing the excessive material and giving a smooth finish to the aluminum parts. So, it involves trimming and fettling. It helps remove the excessive materials, i.e., the gating system, runners, and risers. It is usually done using different machining methods. They may include sawing, grinding, or machining. Moreover, the finishing of the material part also uses heat treatments. So, it can increase the part’s mechanical properties.

6. Endbearbeitung und Beschichtung

Die letzte Phase ist die Endbearbeitung und Beschichtung des Aluminiumteils. Dies geschieht in der Regel, um die Ästhetik von Gussteilen zu verbessern. Außerdem erhöhen sowohl die Endbearbeitung als auch die Beschichtung die Haltbarkeit des Metallteils. und Haltbarkeit. Durch mehrere Behandlungen wird die Oberfläche des Aluminiumteils mit einer proaktiven Oxidschicht überzogen. Diese Behandlungen erhöhen die Korrosionsbeständigkeit. So können sie Lackierungen oder Pulverbeschichtungen umfassen. Diese Beschichtungen verleihen den Metallteilen ein angenehmes und glattes Aussehen. Sie erhöhen aber auch die Festigkeit.

Oberflächenoptionen für den Aluminium-Kokillenguß

Die Veredelung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Lassen Sie uns diese im Detail besprechen.

Ausführung Typ	Prozessbeschreibung	Vorteile
Kugelgestrahlte Oberfläche	Hochgeschwindigkeitsstahlkugeln werden auf die Oberfläche geschossen, um Unebenheiten zu entfernen und die Oberflächenqualität zu verbessern.	– High rate of material removal
		– Uniform surface finish
		– Prepares surface for further finishing or painting
Pulverbeschichtete Oberfläche	Das trockene Pulver wird elektrostatisch auf die Oberfläche aufgetragen und dann unter Hitze ausgehärtet, um eine harte, dauerhafte Beschichtung zu bilden.	– Environmentally friendly
		– Durable and long-lasting finish
		– Wide range of colors and textures available
Eloxierte Oberfläche	Elektrochemische Umwandlung der Metalloberfläche in eine dekorative, dauerhafte und korrosionsbeständige Oxidschicht.	– Enhanced corrosion resistance
		– Improved aesthetic appearance
Wie bearbeitete Oberfläche	Einsatz von CNC-Maschinen (Computer Numerical Control) zum Abtragen von Material vom Druckgussteil, um die gewünschte Form und Oberfläche zu erhalten.	– High precision and repeatability
		– Suitable for complex geometries
		– Can achieve tight tolerances

  Was sind die Vorteile des Schwerkraftgießens von Aluminium?

Aluminium-Kokillenguss ist sehr gefragt. Es bietet zahlreiche Vorteile. Lassen Sie uns diese im Detail besprechen.

1. Hohe Präzision und Konsistenz: Es wird verwendet, um Teile mit komplexer Geometrie herzustellen. Außerdem verleiht es den Aluminium-Kokillengussteilen eine hohe Maßgenauigkeit. Es zeigt Konsistenz bei großen Produktionsläufen.
2. Verbesserte mechanische Eigenschaften: Aluminium-Kokillenguss trägt zu dichteren und festeren Metallstrukturen bei. Außerdem verbessert es die mechanischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Härte von Aluminium-Kokillengussteilen.
3. Gute Oberflächengüte: Aluminium-Kokillenguss ergibt eine glatte Oberfläche. Außerdem verringert sich der Bedarf an zusätzlichen Nachbearbeitungs- und Bearbeitungsvorgängen.
4. Vielseitigkeit im Design: Sie bietet Flexibilität bei der Gestaltung von Metallteilen. Außerdem ist es in der Lage, komplexe Geometrien zu bearbeiten. Andere Methoden können dies nicht leisten.
5. Reduzierte Porosität: Es ermöglicht einen langsameren und kontrollierteren Gießprozess. So können Gaseinschlüsse und Porosität in den fertigen Teilen reduziert werden. Außerdem erhöht es die strukturelle Integrität der Metallteile.
6. Wirtschaftlich für große Produktionsserien: Die Kosten sind normalerweise mit der Form verbunden. Sobald die Form entworfen ist, sinken die Kosten pro Einheit. Es ist also eine recht kosteneffiziente Lösung für mittlere bis große Produktionsmengen.
7. Wiederverwertbarkeit: Aluminium hat eine gute Wärmeleitfähigkeit. Außerdem schmilzt es im Ofen ein. So kann es das gebrauchte Aluminium schmelzen und für viele andere Zwecke wiederverwendet werden.

Was sind die Grenzen des Aluminium-Kokillengusses?

Neben den Vorteilen bietet der Aluminium-Kokillenguss auch einige Einschränkungen. Lassen Sie uns diese hier im Detail besprechen.

1. Hohe anfängliche Werkzeugkosten: In der Anfangsphase ist es wichtig zu wissen, dass die Werkzeugausstattung ausreichende Investitionen erfordert. Bei kleinen Produktionsmengen ist dies wirtschaftlich nicht sinnvoll.
2. Begrenzt auf weniger Komplexitäten: Dieses Verfahren eignet sich für komplexe Teile. Allerdings sind der Komplexität der Druckgussteile einige Grenzen gesetzt.
3. Niedrigere Produktionsraten: Das Aluminium-Kokillengießen ist wesentlich langsamer als andere Druckgussverfahren. Daher ist es für extrem hohe Produktionsmengen weniger geeignet.
4. Gewichtsbeschränkungen: Diese Technik ist für kleine oder mittelgroße Metallteile geeignet. Die großen Teile sind schwerer. Ihr Gewicht stellt also eine Herausforderung für die Qualität von Aluminium-Kokillengussteilen dar.

Aluminium-Kokillenguß vs. Aluminium-Sandguß

Hier ist der Vergleich zwischen Aluminiumdruckguss und Sandguss.

Merkmal	Aluminium-Kokillenguß	Aluminium-Sandguss
Material der Form	Dauerform aus Metall (in der Regel Stahl oder Gusseisen)	Provisorische Form aus Sand und Bindemittel
Kosten für die Erstausstattung mit Werkzeugen	Hoch (aufgrund der haltbaren Metallform)	Gering bis mäßig (Sandformen sind weniger teuer in der Herstellung)
Vorlaufzeit	Länger (aufgrund der Zeit, die für die Herstellung der Metallform benötigt wird)	kürzer (Sandformen sind schneller zu erstellen)
Produktionsvolumen	Wirtschaftlich für mittlere bis große Produktionsmengen	Geeignet für geringe bis hohe Produktionsmengen
Maßgenauigkeit	Höher (enge Toleranzen und konstantere Abmessungen)	Niedriger (größere Variabilität und weniger präzise)
Oberfläche	Besser (glattere Oberfläche, weniger Nachbearbeitung erforderlich)	Rauher (kann mehr Bearbeitung und Nachbearbeitung erfordern)
Mechanische Eigenschaften	Besser (dichter und fester durch kontrollierte Kühlung)	Niedriger (porösere Struktur und potenziell schwächere Eigenschaften)
Komplexität des Designs	Mäßig (kann komplexe Formen erzeugen, aber mit einigen Einschränkungen)	Hoch (kann sehr komplizierte und komplexe Designs aufnehmen)
Produktionsrate	Langsamer (aufgrund der manuellen Gieß- und Kühlprozesse)	Schneller (kann automatisierte Prozesse für große Mengen verwenden)
Defekte	Geringer (weniger Porosität und weniger Defekte aufgrund des kontrollierten Prozesses)	Höher (anfälliger für Fehler wie Porosität und Einschlüsse)
Material Bereich	Begrenzt (hauptsächlich für Aluminium und bestimmte andere Legierungen verwendet)	breit gefächert (kann eine große Vielfalt an Metallen und Legierungen verwenden)
Wiederverwertbarkeit	Hoch (Aluminium- und Metallformen sind recycelbar)	Hoch (Sand kann wiederverwendet werden und Aluminium ist recycelbar)

Anwendungen des Aluminium-Kokillengusses

Aufgrund seiner Eigenschaften hat Aluminium-Kokillenguss viele Anwendungen in verschiedenen Branchen. Lassen Sie uns also alle im Detail besprechen.

1. Automobilindustrie: In der Automobilbranche findet es zahlreiche Anwendungen bei der Herstellung von Motorkomponenten (z. B. Zylinderköpfe, Motorblöcke). Außerdem hilft es bei der Herstellung von Getrieben, Getriebegehäusen, Aufhängungsteilen und Bremskomponenten.
2. Luft- und Raumfahrtindustrie: Ebenso wird es in der Luft- und Raumfahrt zur Herstellung von Strukturbauteilen verwendet. Außerdem hilft es bei der Herstellung von Triebwerksteilen, Gehäusen für elektronische Systeme sowie Halterungen und Armaturen.
3. Unterhaltungselektronik: Es wird zur Herstellung von Abdeckungen für Laptops und Smartphones verwendet. Darüber hinaus wird es auch für die Herstellung von Kühlkörpern und Komponenten für Kühlsysteme verwendet.
4. Industrielle Maschinen: Ebenso wird Aluminium-Kokillenguss für die Herstellung von Pumpengehäusen, Ventilgehäusen und Getrieben verwendet. Außerdem hilft es bei der Herstellung von Motorgehäusen.
5. Elektrik und Beleuchtung: Aluminium-Kokillenguss wird häufig für die Herstellung von Elektrogeräten und Leuchten verwendet. Sie können Beleuchtungskörper, elektrische Gehäuse, Kühlkörper für LED-Leuchten sowie Steckverbinder und Armaturen umfassen.

Schlussfolgerung

Aluminium-Kokillenguß wird häufig für die Herstellung von Metallteilen verwendet. Es unterstützt komplexe Designs und komplizierte Geometrien. Daher gibt es viele Anwendungen in verschiedenen Bereichen. Dazu gehören in der Regel hohe Präzision, eine gute Oberflächengüte, verbesserte mechanische Eigenschaften und Kosteneffizienz bei mittleren und großen Produktionsserien. Außerdem wird es in verschiedenen Bereichen eingesetzt, z. B. in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der Unterhaltungselektronik und im Maschinenbau. Daher ist es eine beliebte Wahl für die Herstellung hochwertiger Aluminiumkomponenten. Es hat jedoch einige Einschränkungen, z. B. hohe anfängliche Werkzeugkosten und langsamere Produktionsraten. Doch trotz dieser Nachteile bietet das Aluminium-Kokillengießen viele Vorteile und liefert hochwertige Metallteile.

Häufig gestellte Fragen

Q1. Welche Arten von Aluminiumlegierungen werden im Allgemeinen beim Kokillenguss verwendet?

Häufig verwendete Aluminiumlegierungen sind A356, A380, A413, B390, C355, AM508, AM6061, ZA8, K-Alloy und übereutektisches Al-Si. Sie alle haben unterschiedliche Eigenschaften. Daher eignen sie sich für unterschiedliche Anwendungen.

Q2. Kann Aluminium-Kokillenguss automatisiert werden?

Ja, das kann es. Der Aluminium-Kokillenguss kann mithilfe von CNC-Maschinen und speziellen Algorithmen vollständig automatisiert werden. Sie helfen bei der Formgebung der Gussform und beim Gießen des geschmolzenen Aluminiums. Dadurch wird der Prozess letztlich automatisiert und die Arbeitskosten werden gesenkt. Dadurch erhöht sich die Gesamteffizienz des Prozesses.

Q3. Warum ist eine geringere Porosität beim Aluminium-Kokillenguss von Bedeutung?

Eine geringere Porosität ist sehr wichtig. Denn sie sorgt für strukturelle Integrität und Festigkeit des Endprodukts. Deshalb bietet das Aluminium-Kokillengießen schadensfreie und geeignete Metall Teile.