Was ist der Unterschied zwischen Aluminium und Aluminiumdruckguss?

In der modernen Fertigung kommt Aluminium in nahezu allen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Es wird in der Automobilindustrie, in der Elektronik, bei Maschinenteilen, Fensterrahmen, Kühlkörpern, Gehäusen, Kochgeschirr und vielem mehr verwendet. Dies führt häufig zu einer einfachen Frage: Was ist der Unterschied zwischen Aluminium und Aluminiumdruckguss? Die Antwort lautet: Aluminium ist das Metall, während es sich bei Aluminiumdruckguss um Aluminium handelt, das durch ein spezielles Gussverfahren geformt wurde.

Nicht alle Aluminiumprodukte weisen dieselbe Zusammensetzung oder dieselben Eigenschaften auf. Da Aluminium weich ist, mischen die Hersteller verschiedene Elemente unter reines Aluminium, um unterschiedliche Legierungen herzustellen. Anschließend unterziehen die Hersteller die Legierungen verschiedenen Fertigungsverfahren wie Walzen, Strangpressen, Schmieden, Zerspanen, Sandguss und Druckguss.

Wenn ein Bauteil also aus Aluminium gefertigt ist, reicht diese Information allein nicht aus, um festzustellen, wie es hergestellt wurde. Daher wird meist zwischen geschmiedetem Aluminium und Aluminiumdruckguss unterschieden. Geschmiedetes Aluminium ist massives Aluminium, das durch mechanische Verfahren geformt wird. Aluminiumdruckguss wird hergestellt, indem geschmolzene Legierung unter hohem Druck in eine Metallform eingespritzt wird. Diese Unterschiede wirken sich auf Festigkeit, Form, Oberflächenbeschaffenheit, Herstellungskosten, Toleranzen und die Eignung für verschiedene Anwendungen aus.

Was ist Aluminium?

Aluminium ist leicht und zeichnet sich durch gute Korrosionsbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit und elektrische Leitfähigkeit aus. In den meisten technischen Produkten kommen Aluminiumlegierungen zum Einsatz, da reines Aluminium relativ weich ist. Legierungen sind Aluminium, das mit anderen Elementen gemischt wurde, wodurch sich die Eigenschaften des Metalls verändern.

So enthält beispielsweise die Legierung 6061 Magnesium und Silizium und wird für Bauteile, Rahmen, Maschinen und bearbeitete Teile verwendet. Die Legierung 6063 wird für Strangpressprofile und Architekturprodukte eingesetzt, unter anderem aufgrund ihrer guten Oberflächenbeschaffenheit. Die Legierung 7075 ist eine hochfeste Legierung, die Zink, Magnesium und Kupfer enthält.

Auch das Herstellungsverfahren wirkt sich auf die endgültigen Eigenschaften aus

Ein gutes Aluminium-Rohstück könnte wie folgt aussehen:

• Zu Blech oder Platte gewalzt
• Zu einem Profil extrudiert
• Zu einem hochfesten Bauteil geschmiedet
• Zu einem Präzisionsteil bearbeitet
• In eine Form gegossen

All diese Verfahren beginnen mit Aluminium, doch die Produkte unterscheiden sich voneinander.

·      Geschmiedetes Aluminium

Aluminium-Formguss ist eine Legierung, die als massives Material geformt wird. Zu den gängigen Verfahren zählen Walzen, Strangpressen und Schmieden. Bei diesen Verfahren wird das Metall einer kontrollierten Verformung unterzogen. Während der Formgebung verändert sich die Kornstruktur des Materials, was bei Formgusslegierungen zu einer Verbesserung der Festigkeit und Duktilität führen kann.

Extrudiertes Aluminium wird zur Herstellung von Langprodukten mit einheitlichem Querschnitt verwendet, darunter Fensterrahmen, Konstruktionsprofile, U-Profile, Rohre und Schienen. Geschmiedetes Aluminium zeichnet sich durch Festigkeit und Beständigkeit gegenüber wiederholter Belastung aus. Warmschmieden von Aluminium, … besteht beispielsweise darin, das heiße Material unter hohem Druck zu erhitzen und zu verdichten, anstatt es zur Formgebung in eine Form zu gießen.

·      Aluminiumguss

Aluminiumgussteile sind Bauteile aus Aluminiumlegierungen, die durch Gießen oder Spritzgießen von geschmolzener Aluminiumlegierung hergestellt werden. Es gibt verschiedene Gussverfahren. Zu den Aluminiumgussverfahren zählen Sandguss, Schwerkraftguss, Festformguss, Feinguss und Druckguss. Druckguss.

Die Wahl hängt von der Geometrie des Bauteils, dem Produktionsvolumen, den gewünschten Eigenschaften, den Werkzeugkosten und den Oberflächenanforderungen ab. Der Druckguss ist eine besondere Art des Gießverfahrens. Unter hohem Druck wird geschmolzene Aluminiumlegierung in den Hohlraum einer Metallform geleitet und füllt diesen rasch aus. Während das Metall abkühlt, öffnet sich die Form, und die Mitarbeiter entnehmen das Bauteil.

Was ist Aluminiumdruckguss?

Aluminiumdruckguss ist eine Aluminiumlegierung, die durch Hochdruckverfahren hergestellt wird Druckguss. Der Prozess beginnt mit Barren aus einer Aluminiumlegierung oder einem anderen geeigneten Ausgangsmaterial. Die Legierung wird geschmolzen und auf einer kontrollierten Temperatur gehalten. Anschließend spritzt eine Gießmaschine das geschmolzene Metall mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in eine Stahlform. Die Form enthält den Hohlraum für das fertige Bauteil.

Nachdem das Metall den Hohlraum ausgefüllt hat, beginnt das Bauteil zu erstarren. Die Form öffnet sich, und die Mitarbeiter entnehmen das Gussteil. Anschließend schneiden sie überschüssiges Material an Angusskanälen, Angüssen und Graten ab.

A Druckgussform basiert auf der Teilegeometrie, dem Materialfluss, den Kühlungsanforderungen, dem Auswerfer und dem erwarteten Produktionsvolumen. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung großer Stückzahlen von Teilen mit gleichbleibenden Abmessungen und komplexen Formen.

Zu den gängigen Druckgusslegierungen zählen ADC12, A380, A360 und einige weitere Legierungen auf Aluminiumbasis. Diese Legierungen enthalten mehr Legierungselemente als viele gängige Knetlegierungen. Silizium ist besonders nützlich, da es die Fließfähigkeit verbessert und dazu beiträgt, dass die Schmelze dünne und filigrane Bereiche ausfüllt.

Aluminium vs. Aluminiumdruckguss: Was ist der wesentliche Unterschied?

Der größte Unterschied liegt nicht einfach nur im Wort “Aluminium”. Der eigentliche Unterschied besteht darin, wie die Aluminiumlegierung verarbeitet und geformt wird. Knetaluminium wird aus festem Rohmaterial hergestellt und mechanisch geformt. Aluminiumdruckguss wird aus geschmolzener Legierung hergestellt und in eine Metallform gepresst.

Dieser Unterschied wirkt sich auf die Kornstruktur, die verfügbaren Formen, die mechanischen Eigenschaften, die Produktionsgeschwindigkeit und die Kosten aus.

Warum Druckguss für komplexe Bauteile verwendet wird

Der Hauptvorteil des Druckgussverfahrens liegt in der Möglichkeit, komplexe Formen herzustellen. Die Fertigung des Bauteils aus einem massiven Aluminiumblock kann mehrere Fertigungsschritte erfordern, beispielsweise das Anbringen von Vorsprüngen, Versteifungsrippen, Befestigungselementen, gekrümmten Oberflächen und dünnen Wänden.

In einem einzigen Produktionszyklus lässt sich auf einer Druckgussmaschine dieselbe Grundgeometrie herstellen. Das spart Material und verkürzt die Bearbeitungszeit.

Auch beim Druckguss wird eine gute Wiederholgenauigkeit erreicht. Sobald das Werkzeug und der Prozess festgelegt sind, kann ein Hersteller zahlreiche ähnliche Bauteile ähnlicher Größe herstellen. Daher eignet sich dieses Verfahren in der Automobilindustrie für Bauteile, Elektronikgehäuse, Leuchtengehäuse, Motorgehäuse, Industrieanlagen und Konsumgüter.

·      Hier kommt das Werkzeug ins Spiel

Zu den höchsten Anschaffungskosten beim Druckguss zählen die Stahlwerkzeuge. Eine Druckgussform besteht aus einem Formhohlraum, Angusskanälen, Angüssen, Kühlkanälen, Schiebern, einem Auswerfersystem und weiteren Elementen, die zur Herstellung des Bauteils erforderlich sind.

Vor der Fertigung muss das Werkzeug sorgfältig konstruiert werden, um sicherzustellen, dass es geeignet ist. Das Werkzeug sollte vor der Fertigung sorgfältig konstruiert werden. Wandstärke, Trennlinien, Versteifungen, Vorsprünge, Hinterschneidungen, Metallfluss und Entformungsschrägen beeinflussen das Endprodukt. Eine mangelhafte Werkzeugkonstruktion kann zu unvollständiger Füllung, Porosität, Gratbildung, Verformung, Werkzeugverschleiß und Schwierigkeiten beim Auswerfen führen.

Hersteller führen häufig eine Überprüfung der Fertigungstauglichkeit durch, bevor sie die Werkzeuge anfertigen, um sicherzustellen, dass sie das Produkt herstellen können.

Wie fest ist Aluminiumdruckguss?

Diese Frage erfordert etwas Sorgfalt, da sich der Begriff “Aluminium” auf viele Legierungen und Verfahren bezieht. Nicht alle Aluminiumdruckgussteile sind zwangsläufig weniger fest als alle Aluminiumformteile. Dieser Vergleich hängt von der Legierung, dem Härtegrad, dem Gussverfahren, der Wärmebehandlung, der Teileform und den Belastungsbedingungen ab.

Die Streckgrenze und die Dehnung von Knetlegierungen wie 6061-T6 können die einiger gängiger Druckgusslegierungen wie ADC12 oder A380 übertreffen. Druckgusslegierungen eignen sich jedoch aufgrund ihrer guten Festigkeit für Gehäuse, Halterungen, Abdeckungen, Motorteile, Kühlkörper und viele andere Bauteile.

·      Was ist Porosität?

Porosität bezeichnet die kleinen Löcher in einem Gussteil. Bei schnellem Einspritzen und Erstarren können Luft oder Gas in die Metallschmelze eingeschlossen werden. Auch Schrumpfung während des Erstarren kann zu inneren Hohlräumen führen.

Nicht alle porösen Bauteile sind zwangsläufig unbrauchbar. Durch Prozesskontrolle, die richtige Wahl der Legierung, Vakuumguss, eine angemessene Wandstärke und eine gute Werkzeugkonstruktion lassen sich diese Poren minimieren. Wenn Bauteile druckdicht sein müssen oder hohe strukturelle Anforderungen erfüllen sollen, wählen Sie ein Gussverfahren, das diesen Anforderungen gerecht wird.

Ein Anwendungsbereich, in dem die Reduzierung von eingeschlossenem Gas wichtig ist, ist das Vakuumdruckgießen.

Wie lassen sich Oberflächenbeschaffenheiten vergleichen?

Oberflächen von Aluminiumdruckgussteilen sind relativ glatt, da sich das geschmolzene Metall an die Form der Stahlgussform anpasst. Das endgültige Erscheinungsbild hängt von der Werkzeugoberfläche, der Legierung, den Gussparametern, dem Entgraten und etwaigen Nachbearbeitungsschritten ab.

Ein weiterer Vorteil von Aluminium sind die guten Oberflächenbeschaffenheiten, insbesondere bei stranggepressten und bearbeiteten Produkten. Für beide Arten von Aluminiumprodukten stehen verschiedene Oberflächenbehandlungsmöglichkeiten zur Verfügung. Zu den gängigen Optionen gehören:

• Eloxieren
• Pulverbeschichtung
• Malerei
• Polieren
• Kugelstrahlen
• CNC-Bearbeitung
• Beschichtung

Jede Druckgusslegierung verhält sich je nach Oberflächenbehandlung unterschiedlich. Die Zusammensetzung der Legierung spielt dabei eine Rolle.

Was kostet weniger?

Es gibt keine allgemeingültige Antwort, da die Berechnung vom Produktionsvolumen abhängt. Bei Prototypen, kleinen Stückzahlen, einfachen Formen und Teilen, die bereits als Standardprofile oder Bleche erhältlich sind, ist Aluminium oft eine gute Wahl.

Die Vorlaufkosten für die Werkzeugherstellung sind beim Druckguss hoch. Sobald das Werkzeug jedoch fertig ist, sinken die Kosten pro Teil in der Regel mit steigendem Produktionsvolumen. Bei der Herstellung von Tausenden oder Hunderttausenden identischer Teile kann der Druckguss kostengünstiger sein.

Die Auswahl sollte sich nach dem Bauteil richten und nicht nur nach der Materialbezeichnung.

Häufige Anwendungsbereiche von Aluminium

Aluminiumschmiedeteile kommen in Produkten zum Einsatz, bei denen Festigkeit, geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit oder ein bestimmtes Profil entscheidend sind.

Typische Beispiele hierfür sind:

• Fenster- und Türrahmen
• Konstruktionsprofile
• Flugzeugkomponenten
• Rahmen für Fahrräder
• Wärmetauscher
• Maschinenteile
• Komponenten für Fahrzeugaufhängungen
• Wellen und Halterungen
• Platten und Paneele

Die genaue Legierung hängt vom jeweiligen Einsatzzweck ab.

So wird beispielsweise 6061 für allgemeine Konstruktions- und Bearbeitungsteile verwendet, während 7075 für Anwendungen zum Einsatz kommt, die eine höhere Festigkeit erfordern.

Häufige Anwendungsbereiche von Aluminiumdruckguss

Produkte mit komplexer Geometrie, die in großen Stückzahlen hergestellt werden, bestehen in der Regel aus Aluminiumdruckguss.

Zu den typischen Anwendungsbereichen gehören:

• Gehäuse für die Automobilindustrie
• Getriebeabdeckungen
• Motorgehäuse
• Getriebegehäuse
• LED-Leuchtengehäuse
• Elektronikgehäuse
• Wärmesenken
• Gehäuse für Industrieanlagen
• Pumpengehäuse
• Klammern
• Gerätekomponenten

Dieses Verfahren gilt auch, wenn mehrere Elemente in einem einzigen Bauteil integriert sind.

So kann ein Gehäuse beispielsweise Befestigungsvorsprünge, Versteifungsrippen, Schraubenlöcher, Kabelöffnungen und Kühlrippen aufweisen, die alle aus einem Stück gegossen sind.

Wofür sollten sich Hersteller entscheiden?

Legen Sie zunächst die Anforderungen an das Bauteil fest.

Wenn das Bauteil einfach aufgebaut ist und ein langes, gleichmäßiges Profil aufweist, ist möglicherweise das Strangpressverfahren besser geeignet. Ein Bauteil aus einer Knetlegierung oder ein Schmiedeteil kann besser geeignet sein, wenn das Bauteil wiederholten Belastungen standhalten muss und eine hohe Festigkeit erfordert.

Je mehr Merkmale das Design umfasst und je größer das Produktionsvolumen ist, desto attraktiver wird der Druckguss.

Die folgenden Fragen helfen dabei, den Prozess einzugrenzen:

·      Wie komplex ist das Bauteil?

Aluminium lässt sich oft leichter zu einfachen Platten, Stangen, Rohren und Profilen formen. Komplexe Gehäuse und Halterungen eignen sich gut für den Druckguss.

·      Wie viele Teile werden benötigt?

Manchmal rechtfertigt eine Stückzahl von nur einigen Dutzend Teilen die Investition in ein Druckgusswerkzeug nicht. Bei der Produktion großer Stückzahlen lassen sich die Werkzeugkosten leichter auf die einzelnen Bauteile umlegen.

·      Wie viel Kraft ist erforderlich?

Bei hohen Belastungen, Stoßbeanspruchungen, Ermüdungsbeanspruchungen oder sicherheitsrelevanten Anwendungen sollten Ingenieure statt des allgemeinen Begriffs “Aluminium” die tatsächlichen Legierungs- und Verarbeitungsdaten heranziehen.”

·      Muss das Bauteil druckdicht sein?

Wenn das Bauteil Flüssigkeit oder Gas enthält, ist besonders auf die Porosität zu achten. Unter Umständen sind Vakuumdruckguss, eine geeignete Legierung und Dichtheitsprüfungen erforderlich.

·      In welchem Umfang ist eine Bearbeitung zulässig?

Durch Druckguss entsteht ein nahezu fertiges Produkt, doch Bohrungen, Dichtflächen, Gewinde und enge Toleranzen erfordern in der Regel eine anschließende CNC-Bearbeitung. Bei der Verwendung von Aluminiumplatten, -stangen oder -rohlingen muss das Material ebenfalls bearbeitet werden.

Schlussfolgerung

Aluminium und Aluminiumdruckguss sind keine zwei völlig unterschiedlichen Metalle. Aluminium ist das Grundmetall und die Bezeichnung für eine große Familie von Legierungen. Aluminiumdruckguss bezeichnet Aluminiumlegierungen, die unter hohem Druck gegossen werden. Wenn Festigkeit und Duktilität wichtig sind, eignet sich Aluminium gut als Werkstoff für Profile, Bleche, bearbeitete Teile und Bauteile. Aluminiumdruckguss wird für komplexe Formen, dünne Wandstärken, integrierte Merkmale und die Großserienfertigung eingesetzt.

Für Hersteller geht es um die Auswahl der Bauteile, nicht um Materialbezeichnungen. Das Strangpressen ist möglicherweise das beste Verfahren zur Herstellung eines einfachen Profils. Für ein hochbelastbares Bauteil eignen sich Schmieden oder andere Umformverfahren möglicherweise besser. Für ein komplexes Elektronikgehäuse ist der Druckguss möglicherweise die bessere Wahl. Überprüfen Sie vor Produktionsbeginn die Konstruktion hinsichtlich Wandstärke, Entformungsschräge, Trennlinien, Bearbeitungsanforderungen, Legierungsauswahl, Toleranzen und Produktionsmengen. Eine gut konstruierte Druckgussform und hilft anschließend dabei, den genehmigten Entwurf in einheitliche Serienteile umzusetzen.

Zu den typischen Schritten für Unternehmen, die von CAD-Dateien oder physischen Mustern zur Produktion übergehen, gehören: DFM-Prüfung, Werkzeugkonstruktion, Formenbau, Musterfreigabe, Produktion, Endbearbeitung, Prüfung und Montage. Werden vor Beginn des Werkzeugbaus die richtigen Entscheidungen getroffen, lassen sich spätere Änderungskosten einsparen.