Das Druckgussverfahren ist ein Gussverfahren, bei dem geschmolzenes Metall in Formen aus Stahl gedrückt oder gegossen wird. Diese Matrizen werden für jedes Projekt speziell entwickelt. Daher kann jedes Bauteil wiederholt mit derselben Form hergestellt werden. Zu den am häufigsten eingesetzten Druckgusslegierungen gehören Aluminium, Magnesium und Zink.

Hauptsächlich wird das Druckgussverfahren bei Großserien eingesetzt, d. h. bei sehr vielen Gussteilen der gleichen Art, da das Verfahren eine sehr hohe Qualität liefert und schnell ist. Darüber hinaus können durch den Druckguss extrem dünne Bauteile gegossen werden.

Das Druckgussverfahren wird je nach Art der Druckgussmaschinen unterschieden: Warmkammer- und Kaltkammerdruckgussverfahren. Während der erste und der letzte Teil des Verfahrens bei beiden Maschinenarten identisch ist, unterscheiden sich die Hauptverfahren aufgrund des Maschinenaufbaus.

Warmkammerdruckguss-Verfahren

Die Hälften der Druckgießform werden jeweils auf einer beweglichen und festen Maschinenplatte der Druckgießmaschine befestigt. Für das Zusammenhalten der Formen sind aufgrund des hohen Drucks beim Gießen Verriegelungen mit großen Kräften nötig. Zum leichteren Lösen der Formhälften werden sie vor dem Schließen mit einem Trennmittel besprüht.

Sobald die Form geschlossen ist, fährt der Kolben nach oben. Die Gießkammer öffnet sich, die flüssige Legierung füllt die Gießkammer. Danach verschließt der Kolben die Gießkammer und drückt die flüssige Legierung durch den Gießhals und die Düse in die Formnester. Dort wird sie so lange unter Druck gehalten bis sie erstarrt ist.

Die Form öffnet sich und die Schieber – sofern vorhanden – fahren aus den Formnestern. Das Gussteil verbleibt in der Auswerferseite. Im nächsten Schritt geht der Kolben zurück und ermöglicht auf diese Weise den Rückfluss der verbleibenden Legierung in die Gießkammer. Das Gussteil wird durch Auswerfer aus der Auswerferhälfte gedrückt. Sobald der Kolben die Gießkammer wieder freigibt, startet der nächste Zyklus.
Wenn das Metall erstarrt ist, wird das Gussstück mithilfe von Ausdrückstiften aus der geöffneten Form geschoben. Ein Industrieroboter übernimmt das Gussstück und entfernt das Angusssystem sowie vorhandenen Grate.

Kaltkammerdruckguss-Verfahren

Die beiden Hälften der Druckgießform werden auf einer beweglichen und auf einer festen Maschinenplatte der Druckgießmaschine befestigt und vor dem Schließen mit einem Trennmittel besprüht.

Eine definierte Menge der geschmolzenen Legierung, die höher ist als für die Füllung der Form notwendig, wird aus dem Schmelzofen in die Gießkammer dosiert. Hier drückt ein hydraulisch betriebener Kolben die Legierung in die Formnester, wo sie durch Druck erstarrt. Die übrige Legierung wird ebenfalls in die Form gedrückt, um die Schwindung beim Erstarren der Legierung zu kompensieren.
Nach dem Erstarren öffnet sich die Form und der Kolben kommt hervor, um sicherzustellen, dass das Gussteil in der Auswerferseite verbleibt. Soweit vorhanden, fahren die Schieber aus dem Nest. Die Auswerfer drücken das gegossene Teil aus der Auswerferseite, der Kolben kehrt in seine Ausgangsposition zurück. Das Gussstück wird von einem Industrieroboter übernommen, der das Angusssystem und vorhandene Grate entfernt.

Druckgussform – Dauerform für wirtschaftliches Gießen

Aufgrund der hohen mechanischen Beanspruchung bestehen die Druckgussformen aus warmfesten Stählen. Diese halten aufgrund ihrer hohen Wärmefestigkeit problemlos den heißen Temperaturen und dem extremen Druck beim Gießen stand. Da die Stahlformen mehrfach verwendbar sind, gilt das Druckgussverfahren als eines der wirtschaftlichsten.

Druckguss Aluminium – nur für Kaltkammerdruckgussmaschinen

Aluminiumdruckguss ist ein Druckgussverfahren, bei dem Aluminium im teigigen oder flüssigen Zustand unter hohem Druck in eine Stahlform gepresst wird, die vorgewärmt wurde. Die Stahlform besteht aus zwei Hälften, sodass sich die Form nach dem Füllvorgang sowie dem Erstarren des Metalls leicht öffnen und der Abguss entfernt werden kann. Aluminiumdruckguss wird grundsätzlich nur auf Kaltkammerdruckgießmaschinen hergestellt.

Der Begriff „Aluminiumdruckguss“ ist nicht ganz korrekt, da reines Aluminium aufgrund seiner Festigkeitseigenschaften selten als Gusswerkstoff eingesetzt wird. Nur durch dessen Legierungen erlangte Aluminium eine technische Bedeutung. Dazu gehören AlSi9Cu3(Fe), AlSi12Cu1(Fe), AlSi12(Fe) und AlSi10Mg(Cu). Sie verbessern die Gieß- und Festigkeitseigenschaften von Aluminium erheblich. Auch unter- und übereutektische Al-Si-Legierungen sowie Legierungen mit Warm- und Kaltauslagerung werden immer häufiger vergossen.

Aluminium-Druckguss im Überblick:

• Vorwärmen der Stahlform
• Einpressen des Aluminiums in die Form unter hohem Druck
• Ausfüllen der Form durch den hydrodynamischen Druck
• Halten des Drucks bis zum Erstarren des Werkstücks
• Öffnen der Stahlform
• Entnahme des Werkstücks

Druckguss Stahl – widerstandsfähige Formen

Stahl wird im Druckguss als Werkstoff für die Gussformen verwendet. Dazu werden hochfeste Warmarbeitsstähle wie 32CrMoV 12-28, X37CrMoV 5-1 oder X40CrMoV 5-1 nach DIN EN ISO 4957 genutzt.

Druckgussteile – flexible Einsatzmöglichkeiten

Druckgussteile werden in vielen Industriezweigen für Abdeckungen, Beschläge, Gehäuse oder Armaturen verwendet. Je nach Anforderung können Druckgussteile zusätzlich mit einem verbesserten Korrosionsschutz oder einer höheren Verschleißfestigkeit versehen werden. Darüber hinaus sind Druckgussteile in Abhängigkeit von Nachbehandlung und Legierung mit unterschiedlichen Oberflächen wie Bürsten, Chromatisieren, Nasslackieren, Trowalisieren, Eloxieren, Tampondruck, Siebdruck, Verkupfern oder Vernickeln möglich. Gängige Druckgussteile sind Aluminiumdruckguss, Magnesiumdruckguss und Zinkdruckguss.

Toleranzen – abhängig von verschiedenen Faktoren

Beim Druckgussverfahren resultieren die Toleranzen aus den Legierungen, den Gussformen und dem Gießverfahren. Die Maßabweichungen von Druckgussteilen aus Leichtmetalllegierungen sind hauptsächlich von der Funktions- und Maßgenauigkeit der Stahlform, der Position der Formteilung und der Gestalt des Gussteiles abhängig. Auf diese Weise sind Toleranzen von ± 0,17 und ± 1 möglich.

Mögliche Materialien für dieses Verfahren

Aluminium, Zink, Siliziumtombak und Magnesium sind die am häufigsten verwendeten Druckgusslegierungen. Ihre mechanischen Eigenschaften unterscheiden sich so stark, dass sie für fast alle Zwecke verwendet werden können. Darüber hinaus sind sie komplett recycelbar, korrosionsbeständig, wärmeleitfähig, elektrisch leitfähig und besitzen eine hervorragende EMI/RFI-Abschirmung sowie gute Weiterverarbeitungseigenschaften.

Vor- und Nachteile des Verfahrens

Vorteile:

• für dünnwandige komplexe Bauteilgeometrie geeignet
• hohe Maßgenauigkeit bei hoher Prozessstabilität
• hervorragende Festigkeitswerte
• kurze Gießzyklen
• glatte Oberflächen und Kanten
• wirtschaftlich
• große Mengen möglich

Nachteile:

• schlechtere Korrosionseigenschaften
• höheres Gewicht
• aufwendigere Herstellung
• komplizierte Geometrien zum Teil nicht möglich
• mechanische und thermische Belastung der teuren Stahlformen
• poröses Gefüge durch Einschlüsse von Luft möglich, wenn keine besonderen Maßnahmen zur Entlüftung der Form getroffen werden -> niedrige Festigkeitswerte

Fazit

Quellen u.a.:
http://www.kug.bdguss.de/giessverfahren-inhalte/druckguss/