Kaltkammer-Druckguss ist ein Metallgussverfahren, bei dem präzise, komplexe Teile durch das Einspritzen von geschmolzenem Metall in wiederverwendbare Stahlformen unter hohem Druck hergestellt werden. Der Schlüssel Unterschied zwischen Warmkammer- und Kaltkammer-Druckguss liegt in der Art und Weise, wie das Metall geschmolzen und zugeführt wird – Kaltkammersysteme trennen den Schmelzofen vom Einspritzmechanismus. Diese Trennung ermöglicht es Herstellern, mit Metallen mit höheren Schmelzpunkten wie Aluminium-, Kupfer- und Magnesiumlegierungen zu arbeiten.
Das Verfahren zeichnet sich durch die Herstellung von Teilen mit hervorragender Oberflächenveredelung und engen Toleranzen. Branchen von der Automobilindustrie bis zur Luft- und Raumfahrt verlassen sich bei Komponenten, die sowohl Festigkeit als auch Präzision erfordern, auf Kaltkammer-Druckguss.
Der Kaltkammer-Druckguss unterscheidet sich von anderen Gießverfahren durch seinen einzigartigen Ansatz bei der Handhabung von geschmolzenem Metall. Das System verwendet einen externen Ofen zum Schmelzen des Metalls und überträgt dann für jeden Gießzyklus abgemessene Mengen in die Einspritzkammer.
Diese Methode eignet sich besonders gut für Legierungen, die bei ständigem Kontakt mit geschmolzenem Metall das Einspritzsystem beschädigen würden. Die Trennung schützt die Ausrüstung und ermöglicht gleichzeitig die Verwendung von Materialien mit Schmelzpunkten über 1,200 °C.
Mit dieser Technologie lassen sich Teile produzieren, die von kleinen Elektronikgehäusen bis hin zu großen Motorblöcken für Kraftfahrzeuge reichen. Jedes Teil zeichnet sich durch gleichbleibende Qualität aus und erfordert nur minimale Nachbearbeitung.
Der Prozess beginnt mit der Vorbereitung der Matrizenhälften. Die Bediener sprühen ein Trennmittel auf die Matrizenoberflächen, um ein Anhaften zu verhindern und die Teileentnahme zu erleichtern.
Anschließend schließen sich die Formhälften und verriegeln sich unter enormer Kraft – oft Tausenden von Tonnen. Dieser Schließdruck muss den Einspritzdruck übersteigen, um zu verhindern, dass Metall an der Trennlinie austritt.
Eine automatisierte Pfanne oder ein manueller Bediener überträgt geschmolzenes Metall vom Warmhalteofen in die Schusskammer. Die Menge muss präzise sein – zu wenig Metall lässt die Kavität leer, zu viel Metall verschwendet Material und Energie.
Die Metalltemperatur liegt zu diesem Zeitpunkt typischerweise zwischen 50 und 100 °C über dem Schmelzpunkt. Diese Überhitzung gewährleistet eine vollständige Füllung der Kavität, bevor die Verfestigung beginnt.
Ein hydraulischer Kolben wird vorwärts bewegt und presst das geschmolzene Metall durch die Spritzkammer in die Formhöhle. Der Einspritzdruck kann 10,000–25,000 PSI erreichen.
Das Metall füllt den Hohlraum in Millisekunden. Dieses schnelle Füllen minimiert den Temperaturverlust und gewährleistet die präzise Wiedergabe feiner Details.
Das Metall beginnt unmittelbar nach dem Eintritt in die Form abzukühlen. Wasserkanäle in den Formblöcken regulieren die Temperatur und beschleunigen die Erstarrung.
Die Abkühlzeit hängt von der Dicke und Komplexität des Teils ab. Dickere Abschnitte erfordern eine längere Abkühlung, um innere Defekte zu vermeiden.
Nach dem Erstarren trennen sich die Formhälften. Auswerferstifte drücken das Gussteil aus der Formhöhle.
Das Teil darf noch warm sein, muss aber fest genug sein, um beim Auswerfen seine Form zu behalten. Ein vorzeitiges Auswerfen kann zu Verformungen oder Beschädigungen führen.
Das Gussteil weist an der Trennlinie und den Anschnitten überschüssiges Material auf, das als Grat bezeichnet wird. Dieses überschüssige Material wird mit Trimmwerkzeugen oder Schneidwerkzeugen entfernt.
Zusätzliche Endbearbeitungsvorgänge können Kugelstrahlen, mechanische Bearbeitung oder Oberflächenbehandlungen umfassen. Aufgrund der prozessbedingten Genauigkeit ist bei vielen Teilen nur eine minimale Endbearbeitung erforderlich.
Der grundlegende Unterschied zwischen Warmkammer- und Kaltkammer-Druckguss liegt in der Art und Weise, wie jedes System mit geschmolzenem Metall umgeht. Warmkammermaschinen tauchen ihren Einspritzmechanismus direkt in das geschmolzene Metallbad ein. Kaltkammermaschinen halten diese Komponenten getrennt, sodass für jeden Schuss ein Metalltransfer erforderlich ist.
Dieser Unterschied führt zu mehreren praktischen Unterschieden. Heißkammersysteme arbeiten schneller und durchlaufen bis zu 18 Zyklen pro Minute, während Kaltkammersysteme nur 2-3 Zyklen benötigen. Heißkammermaschinen können jedoch nur niedrigschmelzende Legierungen wie Zink und Magnesium verarbeiten. Das ständige Eintauchen würde die Komponenten bei Aluminium- oder Kupferlegierungen schnell erodieren.
Kaltkammersysteme verarbeiten diese Hochtemperaturmetalle effektiv. Ihr separater Einspritzmechanismus vermeidet eine kontinuierliche Hitzeeinwirkung und verlängert so die Lebensdauer der Geräte. Sie ermöglichen auch höhere Schussgewichte und produzieren Teile mit einem Gewicht von bis zu 100 kg oder mehr.
Auch die Druckkapazitäten unterscheiden sich erheblich. Kaltkammermaschinen erzeugen höhere Einspritzdrücke und erzeugen dadurch dichtere Teile mit besseren mechanischen Eigenschaften. Dadurch eignen sie sich ideal für Strukturkomponenten, die Festigkeit und Haltbarkeit erfordern.
Aus Kostengründen werden Warmkammersysteme für die Großserienproduktion kleiner Teile bevorzugt. Ihre schnelleren Zykluszeiten und die einfachere Bedienung senken die Stückkosten. Kaltkammersysteme erfordern zwar mehr Energie und Wartung, ermöglichen aber die Produktion wertvoller Aluminium- und Kupferkomponenten.
Letztendlich bestimmen die Materialanforderungen die Wahl. Wenn Ihr Teil Zink- oder Magnesiumeigenschaften benötigt, bietet die Warmkammer Geschwindigkeit und Effizienz. Für Aluminium-, Messing- oder Kupferteile ist die Kaltkammer trotz höherer Betriebskosten die einzige praktikable Option.
