Druckguss

Druckguss (Druckgießen, Hochdruckguss, englisch die casting oder high pressure die casting, HPDC) ist ein Gießverfahren, bei dem flüssiges Metall mit hoher Geschwindigkeit und unter hohem Druck in eine geteilte Stahlform eingepresst wird. Das Metall füllt die Form in Sekundenbruchteilen, erstarrt unter Nachdruck, und das fertige Gussteil wird ausgeworfen. Ein Zyklus dauert meist einige zehn Sekunden, bei kleinen Teilen auch weniger, das Verfahren ist daher für große Serien bestimmt. Das Prinzip erinnert an den Spritzguss von Kunststoffen, Form und Maschine sind jedoch für flüssiges Metall ausgelegt.

Nach der Maschine unterscheidet man Warmkammer- und Kaltkammerverfahren. Bei der Warmkammer taucht die Gießeinheit direkt in das flüssige Metall ein, was schnelle Zyklen ermöglicht, sich aber nur für Metalle mit niedrigerer Schmelztemperatur eignet, vor allem Zinklegierungen (Zamak) und Magnesiumlegierungen. Bei der Kaltkammer wird das Metall für jeden Zyklus einzeln in die Gießkammer dosiert. So werden Aluminiumlegierungen, größere Magnesiumteile und Kupferlegierungen vergossen.

Die übliche Aluminiumlegierung für den Druckguss ist AlSi9Cu3(Fe) (EN AC-46000). Für dünnwandige Teile nutzt man die gut fließfähige AlSi12(Fe), für Strukturbauteile mit Anforderungen an die Duktilität Legierungen vom Typ AlSi10MnMg. Druckgussteile haben eine glatte Oberfläche, eine gute Maßgenauigkeit und erlauben dünne Wände, Rippen, Durchbrüche und Schraubdome ohne weitere Bearbeitung. Toleranzen und Bearbeitungszugaben werden nach DIN EN ISO 8062-3 festgelegt.

Die Grenze ist die Porosität. Das Metall strömt turbulent durch die Form und reißt Luft und Gase aus den Trennmitteln mit. Übliche Druckgussteile werden daher meist weder geschweißt noch auf hohe Festigkeit wärmebehandelt, weil das Gas in den Poren beim Erwärmen Blasen an der Oberfläche bilden würde. Für Strukturbauteile wird Vakuumdruckguss eingesetzt, bei dem die Form evakuiert wird, was die Porosität deutlich senkt.

Druckguss lohnt sich bei komplex geformten Metallteilen in Stückzahlen ab einigen Tausend pro Jahr: Getriebe- und Elektronikgehäuse, Kühlkörper, Pumpengehäuse, Halter in der Automobilindustrie, Werkzeuggehäuse oder Türgriffe. Die Stahlform ist eine große Investition. Ihre Standzeit liegt bei Aluminium meist bei einigen zehntausend bis einigen hunderttausend Schuss, bei Zink, das bei niedrigerer Temperatur vergossen wird, ist sie länger.

Für kleine Serien eignen sich Kokillenguss, Sandguss oder die Zerspanung aus dem Vollen besser. Prototypen künftiger Druckgussteile werden oft gefräst oder in Sand gegossen. Sie haben aber andere mechanische Eigenschaften und eine andere Porosität als das Serienteil.

Richten Sie die Konstruktion nach dem Verfahren aus: gleichmäßige Wanddicken (bei Aluminium meist etwa 1,5 bis 4 mm), ausreichende Entformungsschrägen, gerundete Ecken und Rippen statt massiver Querschnitte, in denen Lunker entstehen. Hinterschnitte erfordern Schieber und verteuern die Form deutlich. Rechnen Sie mit Auswerfermarken und mit einem Grat in der Trennebene, der durch Abgraten im Schneidwerkzeug entfernt wird.

Bearbeiten Sie Funktionsflächen mit möglichst geringer Bearbeitungszugabe, weil die Randschicht des Gussteils am dichtesten ist und tieferes Zerspanen Poren freilegt. Vereinbaren Sie bei Teilen, die ein Druckmedium abdichten sollen, eine Dichtheitsprüfung und gegebenenfalls eine Imprägnierung. Klären Sie mit der Gießerei die erreichbaren Toleranzen, den Preis, Eigentum und Standzeit der Form, die Kosten der Bemusterung und die Prüfung auf innere Fehler (Röntgen, Druckprüfung). Stimmen Sie die Konstruktion mit der Gießerei ab, bevor Sie sie einfrieren, und fordern Sie bei komplexeren Teilen eine Formfüllsimulation an.