Druckgussform

Der Prozessablauf beim Druckguss besteht aus fünf Hauptstufen, die im Folgenden erläutert werden. Die Gesamtzykluszeit ist sehr kurz, typischerweise zwischen 2 Sekunden und 1 Minute.

1. Klemmung 

   - Der erste Schritt ist das Vorbereiten und Spannen der beiden Werkzeughälften.Jede Werkzeughälfte wird zuerst von der vorherigen gereinigtInjektionsprozessund dann geschmiert, um das Auswerfen des nächsten Teils zu erleichtern. Die Schmierzeit steigt mit der Teilegröße sowie der Anzahl der Kavitäten und Seitenkerne. Außerdem ist eine Schmierung möglicherweise nicht nach jedem Zyklus erforderlich, sondern je nach Material nach 2 oder 3 Zyklen. Nach dem Schmieren werden die beiden Werkzeughälften, die in der Druckgussmaschine befestigt sind, geschlossen und fest miteinander verspannt. Es muss eine ausreichende Kraft auf die Matrize ausgeübt werden, um sie sicher geschlossen zu halten, während das Metall eingespritzt wird. Die zum Schließen und Spannen der Matrize erforderliche Zeit hängt von der Maschine ab – größere Maschinen (mit größeren Spannkräften) benötigen mehr Zeit. Diese Zeit kann anhand der Trockenlaufzeit der Maschine abgeschätzt werden.

2. Injektion 

   - Das geschmolzene Metall, das im Ofen auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, wird als nächstes in eine Kammer überführt, wo es in die Form eingespritzt werden kann. Das Verfahren zum Überführen des geschmolzenen Metalls hängt von der Art der Druckgussmaschine ab, ob eine Heißkammer- oder eine Kaltkammermaschine verwendet wird. Der Unterschied in dieser Ausrüstung wird im nächsten Abschnitt detailliert beschrieben. Nach dem Transfer wird das geschmolzene Metall mit hohem Druck in die Form eingespritzt. Der typische Einspritzdruck liegt zwischen 1.000 und 20.000 psi. Dieser Druck hält das geschmolzene Metall während der Erstarrung in den Formen. Die Menge an Metall, die in die Form eingespritzt wird, wird als Schuss bezeichnet. Die Einspritzzeit ist die Zeit, die das geschmolzene Metall benötigt, um alle Kanäle und Hohlräume in der Form zu füllen. Diese Zeit ist sehr kurz, typischerweise weniger als 0,1 Sekunden, um eine vorzeitige Erstarrung irgendeines Teils des Metalls zu verhindern. Die richtige Einspritzzeit kann durch die thermodynamischen Eigenschaften des Materials sowie die Wandstärke des Gussstücks bestimmt werden. Eine größere Wandstärke erfordert eine längere Injektionszeit. In dem Fall, in dem eine Kaltkammer-Druckgussmaschine verwendet wird, muss die Einspritzzeit auch die Zeit umfassen, um das geschmolzene Metall manuell in die Schusskammer zu schöpfen.

3. Kühlung 

   - Das geschmolzene Metall, das in die Form eingespritzt wird, beginnt sich abzukühlen und zu verfestigen, sobald es in den Formhohlraum eintritt. Wenn der gesamte Hohlraum gefüllt ist und das geschmolzene Metall erstarrt, wird die endgültige Form des Gussstücks gebildet. Die Kokille kann erst geöffnet werden, wenn die Abkühlzeit abgelaufen ist und der Guss erstarrt ist. Die Kühlzeit kann aus mehreren thermodynamischen Eigenschaften des Metalls, der maximalen Wandstärke des Gussstücks und der Komplexität der Form abgeschätzt werden. Eine größere Wandstärke erfordert eine längere Kühlzeit. Die geometrische Komplexität des Stempels erfordert auch eine längere Abkühlzeit wegen des zusätzlichen Widerstands gegen den Wärmefluss.

4. Auswurf 

   - Nach Ablauf der vorgegebenen Abkühlzeit können die Formhälften geöffnet werden und ein Auswurfmechanismus kann das Gussteil aus dem Formhohlraum schieben. Die Zeit zum Öffnen der Form kann anhand der Trockenzykluszeit der Maschine geschätzt werden, und die Auswurfzeit wird durch die Größe der Gussteilhülle bestimmt und sollte die Zeit beinhalten, die das Gussteil benötigt, um sich von der Form zu lösen. Der Auswurfmechanismus muss eine gewisse Kraft aufbringen, um das Teil auszuwerfen, da das Teil während des Abkühlens schrumpft und an der Matrize haftet. Sobald das Gussteil ausgeworfen ist, kann die Matrize für das nächste Einspritzen geschlossen werden.

5. Trimmen 

   - Während des Abkühlens erstarrt das Material in den Kanälen der Matrize am Gussstück haftend. Dieses überschüssige Material muss zusammen mit eventuell aufgetretenen Graten entweder manuell durch Schneiden oder Sägen oder unter Verwendung einer Entgratpresse vom Gussstück entfernt werden. Die Zeit, die zum Beschneiden des überschüssigen Materials benötigt wird, kann anhand der Größe der Gusshülle abgeschätzt werden. Das bei diesem Beschnitt anfallende Abfallmaterial wird entweder entsorgt oder kann im Druckgussverfahren wiederverwendet werden. Recyceltes Material muss möglicherweise auf die richtige chemische Zusammensetzung aufbereitet werden, bevor es mit nicht recyceltem Metall kombiniert und im Druckgussverfahren wiederverwendet werden kann.