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Forschungsziel: Während es beim Kokillenguss möglich ist, Sandkerne in die Form einzulegen, um Hinterschnitte zu fertigen, gelingt dies beim Druckguss bisher nicht, denn der hohe Druck beim Einschießen der Metallschmelze würde die Sandkerne zerstören. Einzig mit metallischen Schiebern können Hohlräume in Entformungsrichtung ohne Hinterschnitte angefertigt werden. Als Projektziel wurde deshalb ein Verfahren angestrebt, mit dem im Aluminiumdruckguss beliebige gekrümmte Hohlgeometrien durch verlorene Kerne gefertigt werden können. Die Herausforderung bei der Projektarbeit lag in der Entwicklung eines geeigneten Werkstoffes für Gusskerne, damit die Kerne den beim Druckguss herrschenden Temperaturen und Drücken standhalten und anschließend aus dem Gussteil mit vertretbarem Aufwand entfernt werden können.
Klaus Müller +49 7134 9899-24
klaus.mueller@gratz.de
Dipl.-Ing. Rüdiger Sehorz
+49 721 608-25287
ruediger.sehorz@kit.edu
Problemstellung:
Beim Sandguss werden verlorene Formen und Kerne aus Sand und geeigneten Bindemitteln hergestellt. Bei anderen Gussverfahren kommen Dauerformen zum Einsatz, wie z.B. beim Kokillenguss oder beim Druckguss. Hier bestehen Unterschiede, ob das flüssige Metall nur durch Schwerkraftwirkung in die Form eingebracht wird, wie beim Kokillenguss, oder unter Druck. Beim Druckguss wird die flüssige Schmelze unter hohem Druck von 300-1200 bar (Aluminium) und mit einer sehr hohen Geschwindigkeit in die Gussform gedrückt, wo sie dann erstarrt. Das Druckgussverfahren bringt Gussteile mit glatter Oberfläche und hoher Passgenauigkeit in großen Stückzahlen hervor, während die Gussprodukte aus dem langsameren Schwerkraftgießen keine so hohe Oberflächenqualität erreichen und in vielen Bereichen zusätzlich nachbearbeitet werden müssen (z.B. Schraubenauflagen).
Während es beim Kokillenguss möglich ist, Sandkerne in die Form einzulegen, um Hinterschneidungen zu fertigen, gelingt dies beim Druckguss bisher nicht, denn der hohe Druck würde die Sandkerne zerstören.
Projektziel:
Als Projektziel wurde deshalb ein Verfahren angestrebt, mit dem im Aluminiumdruckguss beliebige gekrümmte Hohlgeometrien durch verlorene Kerne gefertigt werden können. Die Herausforderung bei der Projektarbeit lag in der Entwicklung eines geeigneten Werkstoffes für Gusskerne, damit die Kerne den beim Druckguss herrschenden Temperaturen und Drücken standhalten und anschließend aus dem Gussteil mit vertretbarem Aufwand entfernt werden können.
Vorgehensweise:
1. Analyse verfügbarer Kernmaterialien.
2. Entwicklung neuer Alternativmaterialien für druckstabile Kerne.
3. Werkzeugentwicklung für die Herstellung der neuen Kerne.
4. Durchführung von Gießversuchen und Optimierung der Kernmaterialien.
Ergebnisse:
es wurden druckstabile Kerne für den Aluminiumdruckguss entwickelt, mit denen auch Hinterschneidungen realisierbar sind und die im Anschluss an den Gießvorgang einfach, wirtschaftlich und rückstandsfrei aus dem Gussteil entfernt werden können.
Anwenderpotenzial:
Für die neuen Kerne bestehen ausgezeichnete Erfolgsaussichten, da die Druckgusstechnik ein sehr breites Anwendungsfeld in nahezu allen Industriebereichen abdeckt. Druckgussteile aus Aluminium werden als gewichtsparender Leichtmetallwerkstoff u.a. in der Luftfahrt-, Automobil-, Medizin- und Schienenfahrzeugindustrie vielfach eingesetzt. Beispielhaft genannt werden können Motoren (z.B. Zylinderkopfhaube, Zylinderkurbelgehäuse, Nebenaggregate, Aggregathalter), Lenkung (z.B. Federlenker), Getriebe (z.B. Schaltgabel). Aber z.B. auch in der Verfahrenstechnik sind Druckgussteile wichtig für Pumpen, Filter usw.
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