PROZESS
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Niederdruck-Druckguss aus Aluminiumlegierung
Das Niederdruckgießen wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts eingeführt und war in Europa sowie in den Vereinigten Staaten das erste industriell genutzte Verfahren dieser Art. Heute ist es das etablierte Standardverfahren für die Präzisionsgießung von Aluminiumlegierungen. In der Anfangszeit fand es vor allem bei der Herstellung von Behältern und Rohrformstücken Verwendung; heute wird es breit eingesetzt für die Fertigung hochwertiger Gussstücke wie Automobilräder, Motorzylinderköpfe und Bauteile für die neue Energietechnik. Dieses Verfahren zeichnet sich durch eine gleichmäßige Formfüllung, dichte Gussgeometrien, geringere Fehlerquoten und hohe Ausbeuten aus – allerdings sind die Produktionsgeschwindigkeit relativ niedrig und die Investitionen in die Anlagentechnik hoch. Nach jahrelangen technologischen Weiterentwicklungen ist es mittlerweile automatisiert und verfügt über eine präzise Druckregelung, wodurch es im Bereich des leichten und qualitativ hochwertigen Gießens eine wichtige Stellung einnimmt. Unsere Niederdruck-Druckgussprodukte decken die Bereiche Automobil- und Nutzfahrzeugbau, Schiffbau und Marine, Maschinen- und Anlagenbau, Neue Energien, Impeller sowie Robotik ab.
Was ist Niederdruckguss?
Niederdruckguss, häufig auch Niederdruckdruckguss genannt, ist ein Präzisionsgießverfahren, bei dem mithilfe eines geringen Luftdrucks geschmolzenes Metall gleichmäßig von unten nach oben in die Formhöhle gepresst und unter Druck erstarrt wird. Das Funktionsprinzip besteht darin, trockene Druckluft oberhalb des abgedichteten, isolierten Schmelztiegels zuzuführen und sie auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalls einwirken zu lassen, wodurch das Metall kontinuierlich entlang des Flüssigkeitssteigrohrs und des Gießsystems aufsteigt und die Formhöhle gleichmäßig füllt. Nach Abschluss der Formfüllung wird der Druck aufrechterhalten, bis das Gussstück vollständig erstarrt ist, wodurch ein Guss mit dichter Gefügestruktur und stabiler innerer Qualität erzielt wird.
Der Füllvorgang dieses Verfahrens ist schonend und gut steuerbar, er verursacht weder starke Stöße noch Luftansaugungen und kann Defekte wie Poren, Schlackeneinschlüsse, Schrumpfungs- und Porositätsfehler wirksam reduzieren; er eignet sich insbesondere für das Formen von Nichteisenlegierungen wie Aluminiumlegierungen.
Niederdruckguss weist erhebliche verfahrenstechnische Vorteile auf: Die Gussteile weisen eine hohe Dichte und gute Luftdichtheit auf, können durch Wärmebehandlung verstärkt werden, die Materialausnutzung kann über 90 % betragen, es sind keine großen Angussstücke erforderlich, der Produktionsprozess ist stabil und die Fehlerquote ist gering. Im Vergleich zum Schwerkraftguss erfolgt beim Niederdruckguss das Befüllen und Erstarren unter Druck. Dadurch ist das Innere des Gussstücks dichter, die Wanddicke ist gleichmäßiger und die Formgenauigkeit höher. Im Vergleich zum Hochdruckdruckguss füllt sich die Form beim Niederdruckguss sanfter, es entstehen weniger innere Poren, das Bauteil kann geschweißt und wärmebehandelt werden und eignet sich besser für kritische Strukturbauteile mit hohen Anforderungen an Festigkeit, Luftdichtheit und Zuverlässigkeit. Aufgrund seiner hohen Formqualität, seiner guten mechanischen Eigenschaften, seiner hohen Maßgenauigkeit und seiner hohen Materialausnutzung findet der Niederdruckguss breite Anwendung bei der Herstellung von Automobilrädern, Motorzylinderköpfen, Getriebegehäusen, Strukturbauteilen für Fahrzeuge mit neuer Energie, Luft- und Raumfahrtkomponenten sowie anderen Produkten, die äußerst hohe Festigkeit und Luftdichtheit erfordern. Es handelt sich um eine ausgereifte und repräsentative Präzisionsumformtechnologie in der modernen High-End-Ausrüstungsherstellung.
Vorbereitung vor dem Gießen (Niederdruck-Druckguss)
◉ Vorheizen der Form und Bearbeitung der Kavität
Vor der Produktion muss die Metallform auf die im Verfahren vorgeschriebene Temperatur vorgeheizt werden, um eine gleichmäßige und stabile Formtemperatur zu gewährleisten und Defekte wie Kaltschweißungen, Risse sowie andere Gussfehler aufgrund übermäßiger Temperaturunterschiede zu vermeiden. Nach Abschluss des Vorheizens ist ein hochtemperaturbeständiges Trennmittel gleichmäßig auf die Oberfläche der Formhohlraumfläche aufzusprühen, um die Form zu schmieren, sie zu schützen und das Entformen des Gusses zu erleichtern. Gleichzeitig ist der Formhohlraum zu reinigen, um sicherzustellen, dass die Oberfläche sauber und frei von Schmutzpartikeln ist.
◉ Inspektion und Montage des Flüssigkeitshebesystems
Führen Sie eine umfassende Inspektion des Flüssigkeitssteigrohrs, der Dichtvorrichtung sowie der Rohrleitungsanschlussstücke durch, um sicherzustellen, dass das Flüssigkeitssteigrohr glatt und frei von Verstopfungen und Rissen ist und dass die Dichtstruktur intakt ist und keine Leckagen aufweist. Montieren Sie das Flüssigkeitssteigrohr zuverlässig zwischen dem Warmhalteofen und der Form, um eine dichte Verbindung mit dem Tiegel und der Gießöffnung zu gewährleisten und einen stabilen Kanal für die nachfolgende Druckfüllung bereitzustellen.
◉ Vorbereitung des geschmolzenen Metalls und Bestätigung der Prozessparameter
Aluminiumlegierung und andere Rohstoffe werden gemäß den vorgegebenen Mischverhältnissen geschmolzen, entgast, von Schlacke befreit und weiter veredelt, sodass Zusammensetzung und Temperatur des geschmolzenen Metalls den Prozessanforderungen entsprechen. Gleichzeitig wird die Höhe des Schmelzspiegels bestätigt und es werden wichtige Prozessparameter wie Druck, Zeit und Temperatur überprüft, um sicherzustellen, dass das Anlagensteuerungssystem ordnungsgemäß funktioniert und die Bedingungen für die Niederdruckbefüllung sowie für die druckhaltige Erstarrung erfüllt sind.
◉ Vorbereitung und Positionierung des Sandkerns (auf Anfrage)
Für Gussteile mit komplexen Strukturen, inneren Hohlräumen oder speziellen Bohrungen kann Harzsand eingesetzt werden, um Sandkerne im Vorfeld herzustellen. Nachdem der Sandkern ausgehärtet, beschnitten und getrocknet wurde, wird er präzise an der vorgesehenen Position im Formhohlraum platziert und fixiert, um sicherzustellen, dass er sich während des Schließens und Füllens der Form nicht verschiebt oder abfällt und den Anforderungen der Formgebung komplexer Strukturen gerecht wird.
◉ Formklammerung, Abdichtung und Luftdichtheitsprüfung
Schließen und verriegeln Sie die oberen und unteren Formhälften präzise und überprüfen Sie den Schließzustand der Formteilungsfläche. Führen Sie Dichtheitsprüfungen am Halteofen und am Gasversorgungssystem durch, um sicherzustellen, dass der gesamte Druckkreislauf dicht ist, einen stabilen Druck während des Gießvorgangs gewährleistet ist und Qualitätsprobleme wie unzureichende Formfüllung, Aussetzer und lose Gussteile vermieden werden.
7 Schritte für den Niederdruck-Druckguss
01
Vorbereitung vor dem Gießen
02
Formklemmung
03
Flüssigkeitsheben und -befüllung
04
Druckverfestigung
05
Druckentlastung und Rückfluss
06
Formöffnung und Aufnehmen
07
Nachbearbeitung des Gusses
Vorteile und Einschränkungen des Niederdruck-Druckgussverfahrens
– Vorteile des Niederdruck-Druckgussverfahrens
• Stabile und effiziente Produktion: Prozessdruck und -geschwindigkeit können präzise gesteuert werden; dank automatisierter Anlagen und geschlossener Regelkreissysteme lässt sich eine automatisierte, kontinuierliche Produktion mit hoher Prozesskonsistenz und hohem Ausbeutegrad leicht realisieren.
• Hochwertige Gussteile: gleichmäßige Formfüllung ohne Turbulenzen und Spritzer, hohe Maßgenauigkeit der Gussteile, glatte Oberfläche, ausreichende Erstarrung und Drucknachschub, dichte innere Gefügestruktur, wenige Poren und Schrumpfungsfehler sowie zuverlässige mechanische Eigenschaften.
• Hohe Metallausnutzungsrate: Durch den Einsatz des Unterdruck-Druckgusses wird flüssige Schlacke vermieden; es sind keine großen Anzahl von Angüssen erforderlich, und nicht erstarrtes Metall kann im Rückflusstiegel wiederverwendet werden, sodass die Materialausnutzungsrate deutlich höher ist als beim konventionellen Dauerformguss.
• Hohe Formanpassungsfähigkeit: Unter Druck erhöht sich die Fließfähigkeit der geschmolzenen Metalle, sodass dünnwandige Gussteile mit klaren Konturen und komplexen Strukturen hergestellt werden können, um den Fertigungsanforderungen an leichte und präzise Bauteile gerecht zu werden.
– Einschränkungen des Niederdruck-Druckgussverfahrens
• Die Anfangsinvestitionskosten sind hoch: Die Kosten für Spezialausrüstung, abgedichtete Halteöfen und Metallformen sind hoch, die Konstruktion ist komplex und der Fertigungszyklus ist lang, wodurch das Verfahren eher für die mittlere und große Serienfertigung geeignet ist.
• Geringe Produktionseffizienz: Die Füll- und Druckhaltezeit der Formfüllung sowie die Erstarrungszeit sind lang, der Zyklus pro Einzelteil ist höher als beim Hochdruckdruckguss, und die Produktionseffizienz ist relativ gering.
• Hohe Kosten für Verbrauchsmaterialien und Wartung: Tiegel und Steigrohre sind über längere Zeit hochtemperiertem geschmolzenem Metall ausgesetzt und anfällig für Korrosion sowie thermische Ermüdungserscheinungen; daher müssen sie regelmäßig ersetzt werden. Traditionelle Rohrformstücke aus Eisen bergen zudem das Risiko einer Eisenkontamination; zur Verbesserung werden heute keramische Steigrohre eingesetzt.
• Begrenzte strukturelle Anpassungsfähigkeit: Es ist schwierig, äußerst komplexe Strukturen mit tiefen Hohlräumen und mehreren Sackgassen zu formen, und die Anforderungen an das Entlüftungs- und Kühlkonzept der Form sind streng.
Unser Sortiment an Niederdruck-Druckgusswerkstoffen
• Nationale Normen (GB/T-Normen): ZL104, ZL101A, ZL102
• Internationale Normen (ISO-Normen): EN AC-42100, EN AC-44200, EN AC-44300
• Normen der American Society for Testing and Materials (ASMT-Normen): A356, A360, A413
• Japanische Normen (JIS-Normen): AC4C, AC3A, AC4B
• Britischer Standard (BS-Standard): LM6, LM9, LM25
• Französische Normen (NF/EN-Normen): A-S7G, A-S13, A-S9G
• Russische Normen (GOST-Normen): AJ19, AJ19-2, AK9
|
Material |
China (GB/T) |
Internationale Standards (ISO) |
USA (ASTM) |
Japan (JIS) |
Deutschland (DIN/EN) |
Vereinigtes Königreich (BS) |
Frankreich (NF/EN) |
Russland (GOST) |
Italien (UNI/EN) |
Indien (IS) |
|
Gegossene Aluminiumlegierung |
ZL102 |
EN AC-42000 |
A413.0 |
AC3A |
EN AC-44200 |
LM6 |
A-S13 |
AL9-2 |
EN AC-44200 |
AC3A |
|
Gegossene Aluminiumlegierung |
ZL101A |
EN AC-42100 |
A356.0 |
AC4C |
EN AC-42100 |
LM25 |
A-S7G |
AL9 |
EN AC-42100 |
A356.0 |
|
Gegossene Aluminiumlegierung |
— |
EN AC-42200 |
A319.0 |
≈AC4CH |
EN AC-42200 |
LM27 |
A-S9G |
AL11 |
EN AC-42200 |
A319.0 |
|
Gegossene Aluminiumlegierung |
ZL104 |
EN AC-44300 |
A360.0 |
AC4B |
EN AC-44300 |
LM9 |
A-S9G |
AK9 |
EN AC-44300 |
A360.0 |
|
Gegossene Aluminiumlegierung |
ZL111 |
EN AC-43300 |
A380.0 |
≈AC4D |
EN AC-43300 |
LM24 |
A-S12G |
AL13 |
EN AC-43300 |
A380.0 |