Was ist halbfester Druckguss?

Beim halbfesten Druckguss wird das Metall nicht flüssig, sondern halbfest in die Form gepresst. Bei diesem Verfahren muss das Metall bis zu 65 % fest sein. Diese halbfeste Form wird als „Schlamm“ bezeichnet.

Halbfester Metallguss (SSM) wird zum Gießen von Nichteisenmetallen wie Aluminium, Magnesium, Kupfer usw. verwendet. Es gibt verschiedene Arten von halbfesten Metallgussverfahren:

• Rheocasting
• Thixocasting
• Thixomolding

Für die Herstellung von Teilen aus Aluminiumlegierungen ist meist das Rheocasting- oder Thixocasting-Verfahren erforderlich, für die Herstellung von Teilen aus Magnesiumlegierungen hingegen das Thixomolding-Verfahren.

Rheocasting

Beim Rheocasting-Verfahren wird das flüssige Metall zunächst durch eine kontrollierte Kammer geleitet. In dieser Kammer wird es auf eine halbfeste Temperatur abgekühlt, um den Schlicker herzustellen. Anschließend presst der Kolben den Schlicker in die Formkavität, wo er nach der Erstarrung zum fertigen Teil wird.

Thixocasting

Beim Thixogussverfahren schneiden Hersteller massive Metallstangen in kleine Blöcke. Anschließend erhitzen sie diese Blöcke auf eine halbfeste Temperatur, um den Schlicker herzustellen. Anschließend wird der Schlicker mit einem Kolben in die Form gedrückt.

Es gibt einen speziellen Prozess zur Vorbereitung Aluminiumlegierungen durch Kalt- und Warmbearbeitung beim Thixocasting. Dieser Prozess wird SIMA (Strain-induced Melt-activated) genannt.

Dabei wird das Metall im halbfesten Zustand kontinuierlich gerührt. Dadurch entsteht eine globuläre Struktur im halbfesten Metall (Schlamm) oder der Schlicker erhält eine nicht-dendritische Morphologie. Mit diesem Verfahren werden nur Kleinteile (weniger als 37 mm bzw. 1,5 Zoll Durchmesser) gegossen.

Thixomolding

Der Thixomolding-Prozess ist derselbe wie Spritzguss. Dabei müssen Sie den Magnesiumspänen in einem Fass ausreichend Hitze zuführen, damit sie die Temperatur erreichen, bei der sie halbfest werden und sich in eine Aufschlämmung verwandeln.

Anschließend drückt eine Förderschnecke den Schlicker in die Kavität. Dabei rotiert die Förderschnecke und überträgt Scherkräfte auf den Schlicker. Diese Kraft erzeugt im Schlicker eine kugelförmige Struktur für den SSM-Guss.

Was sind die Unterschiede zwischen Druckguss und halbfestem Druckguss?

Die Unterschiede zwischen konventionellem Druckguss und halbfestem Druckguss sind:

Kernpunkt	Druckguss	Halbfester Metallguss
Materialzustand	Beim herkömmlichen Druckguss muss zur Herstellung der Teile geschmolzenes Metall verwendet werden.	Beim halbfesten Druckguss muss anstelle von geschmolzenem Metall eine Aufschlämmung verwendet werden.
Schwindung	Beim Druckguss schrumpfen die Gussteile stärker als beim SSM-Guss.	Beim halbfesten Metallguss schrumpft das endgültige Gussteil weniger als beim herkömmlichen Druckguss.
Produktionskosten	Bei Massenproduktion sind die Gesamtkosten geringer als beim SSM-Guss. Bei Kleinserien sind die Gesamtkosten jedoch höher.	Bei Kleinserien sind die Gesamtkosten geringer als beim Druckguss. Die Massenproduktion von Teilen ist bei SSM jedoch teurer.
Qualität	Beim herkömmlichen Druckguss ist die Mikrostruktur der Gussteile weniger gleichmäßig als beim SSM-Guss. Daher ist die Qualität der Teile nicht so gut wie bei SSM-Gussteilen.	Beim halbfesten Druckguss erreichen Sie eine bessere Konsistenz der Mikrostruktur und damit eine bessere Qualität der Teile.

Was sind die Vor- und Nachteile des halbfesten Druckgusses?

Das Halbfestgussverfahren bietet gegenüber dem herkömmlichen Druckguss viele Vorteile. Es gibt jedoch auch einige Nachteile.

Vorteile

Die SSM Gussteile-

• Haben weniger Porosität als normale Druckgussteile.
• Es schrumpft weniger und die endgültigen Abmessungen sind präziser als bei normalen Gussteilen.
• Haben dünnere Wände und bessere mechanische Eigenschaften als herkömmliche Druckgussteile.
• Haben eine bessere Oberflächenbeschaffenheit als herkömmliche Gussteile.
• Erfordert nach der Herstellung weniger Bearbeitung als normale Gussteile.

Nachteile

• Die Temperaturkontrolle ist ein großer Nachteil beim SSM-Gießverfahren.
• Die bei diesem Verfahren verwendete Ausrüstung ist teurer als beim üblichen Druckgussverfahren.

Welches Verfahren des Semi-Solid-Casting-Verfahrens ist das günstigste?

Wenn es darum geht Rheocasting vs. Thixocasting, Rheocasting ist günstiger. Beim Rheocasting wird das Metall direkt verwendet, beim Thixocasting hingegen müssen Metallbarren verwendet werden.

Die Herstellung von Knüppeln ist ein zusätzlicher Schritt und erhöht daher die Kosten des gesamten Prozesses. Wenn Sie jedoch fertige Knüppel kaufen und verwenden möchten, sind diese immer noch teurer als herkömmliche Metallstücke.

Rheocasting ist zudem günstiger als Thixomolding. Thixomolding wird für Magnesiumlegierungen verwendet, die teurer sind als Aluminiumlegierungen. Daher sind die Gesamtproduktionskosten beim Thixomolding höher als beim Rheocasting.

Welche Anwendungen gibt es für den halbfesten Druckguss?

Die Medizin-, Luft- und Raumfahrt- sowie die Automobilindustrie nutzen halbfeste Druckgussteile für anspruchsvolle Anwendungen. Hier ist eine Liste halbfester Metallgussteile:

• Hydraulische Bremsventile und Räder
• Hauptbremszylinder und Ölfiltergehäuse
• Türsäulen und Lenker
• Motorhalterungen, -blöcke, -aufhängungen usw.

SSM-Gussteile aus Aluminiumlegierungen weisen bessere mechanische Eigenschaften als herkömmliche Gussteile auf. Die Teile sind zudem robuster und präziser. Deshalb verwenden Hersteller für die Herstellung dieser Teile meist Aluminiumlegierungen im SSM-Guss.