Worin unterscheiden sich Niederdruck- und Hochdruck-Druckguss?

Druckgusstechnologie ist heute weit verbreitet, insbesondere für Leichtmetallteile. Viele Einkäufer und Ingenieure finden die Unterschiede zwischen dem Niederdruck-Kokillenguss (LPDC) und dem Hochdruck-Kokillenguss (HPDC) jedoch immer noch unklar. Dies gilt insbesondere, wenn zwischen der Niedrigvolumen-Druckgussfertigung und der Großserienfertigung gewählt werden muss. Um den Unterschied besser zu verstehen, hilft es, sich zunächst anzusehen, wie jeder Prozess funktioniert.

Niederdruck-Kokillenguss (LPDC)

Beim Niederdruck-Kokillenguss wird die Form über einem abgedichteten Tiegel platziert, der mit geschmolzenem Metall gefüllt ist. Komprimiertes Gas erzeugt einen niedrigen Druck von 0,06–0,15 MPa auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls, wodurch das Metall durch ein Steigrohr nach oben in den Formhohlraum gedrückt wird. Der Guss verfestigt sich dann unter kontrollierten Bedingungen.

LPDC bietet mehrere klare Vorteile. Da der Druck kontinuierlich geschmolzenes Metall in den Hohlraum einspeist, weist der Guss eine hohe Maßgenauigkeit und eine dichte Innenstruktur auf. Da das Metall unterhalb der Schmelzoberfläche entnommen wird, wo Schlacke weniger wahrscheinlich eindringt, ist das Endteil auch sauberer. Eine geringe Gasporosität verbessert die mechanische Festigkeit und macht LPDC-Teile für die Wärmebehandlung geeignet. Dieses Verfahren wird oft für komplexe Teile mittlerer Dicke verwendet, wobei die minimale Wandstärke typischerweise bei 3 mm liegt.

LPDC ist auch eine praktische Wahl bei einigen Niedrigvolumen-Druckgussproduktionsprojekten, insbesondere wenn das Teil eine bessere interne Qualität, Wärmebehandlungsfähigkeit oder stabilere mechanische Eigenschaften erfordert, als HPDC bieten kann. Obwohl die Produktionsgeschwindigkeit niedriger ist, kann LPDC besser geeignet sein, wenn die Teileleistung wichtiger ist als die Zykluszeit.

Hochdruck-Kokillenguss (HPDC)

Beim Hochdruck-Kokillenguss wird geschmolzenes Metall unter einem Druck von 15–100 MPa und mit einer Füllgeschwindigkeit von etwa 10–80 m/s in den Formhohlraum eingespritzt. Der Hohlraum füllt sich schnell, und das Metall verfestigt sich rasch.

Der Hauptvorteil von HPDC ist die sehr hohe Effizienz. Seine kurze Zykluszeit macht es ideal für die Großserienproduktion. Es bietet auch eine ausgezeichnete Oberflächengüte, typischerweise um Ra 6,3 µm und in einigen Fällen sogar Ra 1,6 µm. Ein weiterer großer Vorteil ist seine Fähigkeit, dünnwandige Teile herzustellen, mit Wandstärken von nur 0,3–0,5 mm.

HPDC-Teile weisen jedoch in der Regel eine höhere Porosität und eine geringere Dichte auf als LPDC-Teile. Dies reduziert die mechanische Festigkeit und macht sie im Allgemeinen ungeeignet für die Wärmebehandlung, da eingeschlossenes Gas beim Erhitzen expandieren und Blasen oder Risse verursachen kann. HPDC-Teile werden auch nicht für große Bearbeitungszugaben empfohlen, da das Entfernen der dichten Oberflächenschicht die Teilefestigkeit verringern kann. In den meisten Fällen beträgt die empfohlene Bearbeitungszugabe weniger als 0,25 mm.

Aus diesem Grund ist HPDC in der Regel die bessere Wahl für die Großserienproduktion, während es für die Niedrigvolumen-Druckgussproduktion weniger geeignet sein kann, wenn dem Projekt die interne Qualität, die Nachbearbeitung oder die Wärmebehandlung wichtiger sind.

Zusammenfassung

Fazit

Einfach ausgedrückt bietet der Niederdruck-Kokillenguss eine bessere innere Qualität, geringere Porosität und Wärmebehandlungsfähigkeit, wodurch er für Teile geeignet ist, die eine höhere Festigkeit und Nachbearbeitung erfordern. Er kann auch eine vernünftige Option für die Niedrigvolumen-Druckgussfertigung sein, wenn die Gussqualität wichtiger ist als die Geschwindigkeit. Der Hochdruck-Kokillenguss hingegen eignet sich besser für die Großserienfertigung dünnwandiger Teile, bei denen schnelle Zykluszeiten und Oberflächengüte die Hauptprioritäten sind.