Druckgießen mit Schiebern

Der Einsatz von Schiebern ist erforderlich, wenn Kerne nicht in Öffnungsrichtung des Werkzeugs liegen. Zum Einsatz kommen bewegliche Kerne, die an Zugeinrichtungen (Schieber) befestigt sind. Beim Füllen der Form mit Schmelze werden die Flächen an den beweglichen Kernen, die unter Gießdruck stehen, mit in die Berechnungen einbezogen.

Im folgenden Beispiel kommen vier Schieber zum Einsatz, die Druckkräfte aufnehmen müssen und somit für die Schließkraft der Maschine von Bedeutung sind.

Das dargestellte Druckgussteil besteht aus einer Magnesium-Druckgusslegierung EN-MCMgAl6Mn. Das Werkstück muss ein druckdichtes Gefüge aufweisen. Im Formnest sind 3 Gussstücke. Für die Verriegelung der Schieber erhalten die Riegel eine Schräge von α=10°.

Zu berechnen ist die Schließkraft FZ.

Schritt 1
Zusammenstellung der benötigten Formeln

Formschließkraft:

Beim Berechnen der auftretenden Kräfte ist besonders auf die Maßeinheiten der physikalischen Größen zu achten. Für die Berechnungen mit den o. g. Gleichungen sind die in der Tabelle 1 
enthaltenen Einheiten zu verwenden

Physikalische Größe

Einheit

Aprojcm2
Akprojcm2
pGbar (1bar = 10 N/cm2)
FZkN
FSpkN
FKkN
FSchkN


Tabelle 1: Angabe der Physikalischen Größen

Klasse der Druckgussteile

Druckgusslegierungsgruppe

GD-AIGD-MgGD-ZnGD-Cu
I - Standard-Teile
350350150300
II - Technische Teile
450450250400
III - Druckdichte Teile
900900350900


Tabelle 2: Richtwerte für mittlere Gießdrücke pG in bar

Schritt 2  
Berechnung der projizierten Fläche:

Nun wird die Gesamtfläche aufgeteilt in Teilflächen. Die Kreisfläche d = 80 mm bildet die Grundfläche, von der der Kern • 20 mm zu subtrahieren ist.

Aproj = Agrund –  Aquadrat

Agrund = 50,27 cm²

Aquad = (2 cm)²

Aquad = 4 cm²

Lösung

Aproj = 46,27 cm²

Schritt 3
Sprengkraft Fsp berechnen

Mit der errechneten projizierte Fläche für ein Gussstück kann nun die Sprengkraft Fsp berechnet werden. Nicht berücksichtigt werden die beweglichen Kerne.

Lösung

Fsp = 1624,08 kN

Schritt 4
Berechnung der Schieberkräfte Fsch und der Kernzugkraft FK

mit

und

Um die Kernzugkraft FK berechnen zu können, muss zunächst die projizierte Fläche des Kerns FKproj ermittelt werden. Diese Fläche ist die Fläche des Kerns, die mit der Schmelze in Berührung kommt. 

a = 20 mm
d = 10 mm

Akproj = 3,21 cm² (pro Schieber)

Lösung

FK = 115,56 kN

Fsch = 115,56kN • tan(10°)

Lösung

Fsch = 20,37 kN

Schritt 5
Berechnung der Formschließkraft FZ

Nach der Berechnung der Sprengkraft Fsp und der Schieberkraft Fsch kann nun die Höhe der Formschließkraft FZ berechnet werden.

FZ = (1624,08 kN + 20,37 kN) • 1,2

Lösung

FZ = 1973,34 kN

Quelle: 

Mit freundlicher Genehmigung von

Raimund Schmidt  
Berufliches Schulzentrum "Otto Lilienthal"
Freital-Dippoldiswalde