Was ist in der 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?
Niederdruck-Druckgussverfahren
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 herkömmlichen Druckgussverfahren verfügt es über einen einzigartigen Aufbau und verwendet mehrere Ausrüstungsteile. 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 710–7200 °C.
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.
Niederdruck- und Hochdruck-Druckguss sind zwei unterschiedliche Gießverfahren zur Herstellung von Metallteilen, typischerweise aus Aluminium, Magnesium oder Zink. Bei beiden Methoden wird geschmolzenes Metall unter Druck in eine Form eingespritzt, um komplexe und präzise Formen zu erzeugen. Es gibt jedoch erhebliche Unterschiede zwischen den beiden Verfahren:
Druckgussverfahren:
Niederdruck-Kokillenguss: Beim Niederdruck-Kokillenguss wird das geschmolzene Metall durch ein kontrolliertes Niederdruckverfahren in die Form eingebracht. Die Form wird vorgeheizt und über der Form befindet sich ein Ofen, der das geschmolzene Metall enthält. Das Metall wird durch Anwendung eines niedrigen Luftdrucks, typischerweise etwa 0.7 bis 1.4 bar (10 bis 20 psi), in die Form gedrückt.
Hochdruck-Druckguss: Beim Hochdruck-Druckguss wird geschmolzenes Metall mit deutlich höheren Drücken in den Formhohlraum eingespritzt. Das Metall wird unter Drücken in die Form gedrückt, die zwischen 150 und 1200 bar (2,175 bis 17,400 psi) oder sogar höher liegen können.
Druckanwendung:
Niederdruck-Kokillenguss: Der beim Niederdruck-Kokillenguss verwendete Druck ist relativ niedrig und bleibt während des gesamten Gießprozesses konstant. Dieses Verfahren eignet sich zur Herstellung großer, dickwandiger Teile mit geringerem Porositätsrisiko.
Hochdruck-Druckguss: Beim Hochdruck-Druckguss wird ein viel höherer Druck eingesetzt, um die Form schnell zu füllen und feine Details zu erzielen. Der hohe Druck trägt dazu bei, eine präzisere Oberflächenbeschaffenheit und Maßhaltigkeit zu erreichen.
Zaubergeschwindigkeit:
Niederdruck-Kokillenguss: Der Niederdruckprozess ist im Vergleich zum Hochdruck-Kokillenguss aufgrund der geringeren Einspritzdrücke tendenziell langsamer.
Hochdruck-Druckguss: Hochdruck-Druckguss ist schneller, da das Metall schnell in den Formhohlraum eingespritzt wird.
Teilekomplexität:
Niederdruck-Druckguss: Dieses Verfahren eignet sich besser zum Gießen größerer und dickerer Teile mit einfacheren Formen, wie zum Beispiel Motorblöcke oder Getriebegehäuse.
Hochdruck-Druckguss: Hochdruck-Druckguss kann komplizierte und komplexe Teile mit dünnen Wänden herstellen und eignet sich daher für die Herstellung von Komponenten, die in verschiedenen Branchen wie der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Elektronikindustrie verwendet werden.
Werkzeuge und Ausrüstung:
Niederdruck-Druckguss: Die für den Niederdruck-Druckguss erforderliche Ausrüstung ist im Allgemeinen weniger komplex und teuer als die Hochdruck-Druckgussausrüstung.
Hochdruck-Druckguss: Hochdruck-Druckguss erfordert robuste und langlebige Maschinen, die den hohen Drücken standhalten.
Vergleich von Niederdruckguss und Hochdruckguss (Druckguss)
Die folgende Tabelle fasst einige Merkmale des Hochdruckgusses (Kokillenguss) und des Niederdruckgusses zusammen und vergleicht und analysiert die Vor- und Nachteile der beiden Verfahren.
Niederdruckguss | Hochdruckguss (Druckguss) |
| Der Druck ist niedrig, im Allgemeinen unter 0.08 MPa und kann in Ausnahmefällen 0.15 MPa erreichen. | Der Druck ist höher und kann Hunderte MPa erreichen. |
| Die Fließgeschwindigkeit der Metallflüssigkeit ist langsam und beträgt im Gusszustand im Allgemeinen 150 mm/s. Und die Verschmutzung des Hohlraums durch die Metallflüssigkeit ist gering. | Die Fließgeschwindigkeit der Metallflüssigkeit ist hoch und kann 60 m/s bis etwa 120 m/s erreichen. Die Abreinigung des Hohlraums durch die Metallflüssigkeit ist groß. |
| Der Fluss der Metallflüssigkeit ist gleichmäßig. | Der Fluss der Metallflüssigkeit ist relativ instabil. |
| Der Materialbedarf für den Formhohlraum ist relativ gering. Es kann Metall, Sand oder andere Materialien sein. | Der Materialbedarf für den Formhohlraum ist hoch und es können nur Metallmatrizen verwendet werden. |
| Es ist möglich, Gussteile mit komplexeren Hohlräumen herzustellen. | Derzeit können im Druckguss nur Gussteile mit relativ einfachen Hohlräumen hergestellt werden. |
| Es können sowohl kleine und mittlere als auch größere Gussteile hergestellt werden. | Es ist in der Regel nur für die Herstellung kleiner und mittlerer Gussteile geeignet. |
| Keine Porosität im Gussteil. | Im Inneren des Gussstücks kann es zu Porosität kommen, und für Gussstücke mit Anforderungen an die Luftdichtheit ist ein besonderes Verfahren erforderlich. |
| Die Gussteile können wärmebehandelt werden. | Es kann nicht vollständig wärmebehandelt und verstärkt werden. |
| Die Oberflächenglätte des Gussstücks ist relativ durchschnittlich. | Die Oberfläche des Gussstücks ist relativ glatt. |
| Der Gießzyklus ist relativ lang und die Produktionsgeschwindigkeit durchschnittlich. | Der Gießzyklus ist relativ kurz und die Produktionsgeschwindigkeit relativ hoch. |
| Die Fertigproduktquote ist mit etwa 80-95 % relativ hoch. | Die Fertigproduktquote ist relativ niedrig und liegt bei etwa 60-90 %. |
| Die Betriebskosten sind gering. Und der Niederdruckguss kann in Situationen angewendet werden, in denen die Menge nicht sehr groß ist. | Die Betriebskosten der Ausrüstung sind höher. Und der Hochdruckguss (Druckguss) eignet sich besser für die Produktion von Großserienaufträgen. |
Die obige Tabelle zeigt die offensichtlichen Vor- und Nachteile sowohl des Niederdruckgusses als auch des Hochdruckgusses/Druckgusses. Und wir müssen den für unsere Produkte geeigneten Produktionsprozess entsprechend unseren Bedürfnissen auswählen. Designfähigkeit, Anwendungsszenario, Kapitalbudget, Produktmenge, Ausrüstungsfähigkeit, technische Entwicklungsfähigkeit und anschließende Verarbeitungsfähigkeit sind alles Faktoren, die wir berücksichtigen sollten, um die Vorteile des Prozesses zu nutzen und die Nachteile auszugleichen.
Sowohl Niederdruck- als auch Hochdruck-Kokillenguss haben ihre jeweiligen Vorteile und Einsatzmöglichkeiten. Die Wahl zwischen den beiden Verfahren hängt von den spezifischen Anforderungen des Teils, dem Produktionsvolumen und Kostenerwägungen ab. Aufgrund seiner Fähigkeit, komplizierte und qualitativ hochwertige Teile effizient herzustellen, wird Hochdruck-Druckguss häufiger eingesetzt. Allerdings bleibt Niederdruck-Druckguss eine praktikable Option für bestimmte Anwendungen, bei denen langsamere Produktionsgeschwindigkeiten akzeptabel sind, oder für Teile mit dickeren Abschnitten, die bei Hochdruckprozessen anfällig für Fehler sein können.
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