Gegendruck-Kokillenguss

Druckguss

Weiterentwicklung des Niederdruck-Kokillengießverfahrens, bei dem nicht nur der Gießofen, sondern auch die Kokille mit Druckgas beaufschlagt wird. Der eigentliche Gießvorgang erfolgt auch hier mithilfe eines Steigrohres, durch das das flüssige Metall nach oben in die Kokille gefördert wird. Die Druckbeaufschlagung des Metallbades im Ofen zum Hochfördern der Schmelze in die Kokille wird jedoch durch eine Druckdifferenz herbeigeführt, indem man den Gasdruck in der Kokille etwas absenkt. Dadurch entsteht ein Überdruck im Gießofen, der für das Hochsteigen des Metalls in die Kokille ausreicht.

Bild  1 zeigt den Fertigungsablauf an einer Gegendruck-Kokillengießmaschine: Zunächst wird die Kokille geschlossen (Bild 1 b) und danach werden sowohl die Ofenkammer, in der sich der Tiegel mit dem flüssigen Metall befindet, als auch die darüber angeordnete Kokillenkammer mit der waagerecht geteilten Kokille gleichzeitig mit Druckgas beaufschlagt. In beiden Kammern herrscht dann der gleiche Druck p1 (Bild  1 c). Jetzt werden die pneumatischen Verbindungen zwischen beiden Kammern geschlossen, und durch eine regelbare Belüftung wird der Druck in der Kokillenkammer auf p2 abgesenkt. Aufgrund des so entstandenen Druckunterschiedes Δp = p1 – p2 steigt das flüssige Metall in den Formhohlraum hoch (Bild  1 d). Dies ist der eigentliche Gieß- oder Formfüllvorgang.

Druck und Gegendruck werden bis zum Erstarrungsende aufrechterhalten. Somit erstarrt das Gussstück in der Kokille unter der Wirkung der Druckdifferenz Δp (Bild  1 e). Nach beendigter Erstarrung werden beide Kammern pneumatisch wieder verbunden und die Drücke gleichen sich auf p3 aus. Das nicht erstarrte Restmetall fließt im Steigrohr in den Tiegel zurück (Bild  1 f). Der Druck p3 bleibt noch kurze Zeit bestehen und wirkt als Nachdruck auf das erstarrte Gussstück. Durch Belüften beider Kammern wird schließlich die Druckbeaufschlagung vollständig abgebaut (Bild   1 g). Die Maschine öffnet nun die Kokille, und die Auswerfeinrichtung hebt das Gussstück ab (Bild  1 h).

In Bild  2 ist der Druckverlauf während eines Maschinenzyklus dargestellt. Der Gegendruck erlaubt die Regelung der Füllgeschwindigkeit des Metalls in die Form, unabhängig vom Druck auf das Schmelzbad in der Ofenkammer. Die Erzeugung des Druckunterschiedes Δp verläuft dabei vollkommen linear im Gegensatz zum Niederdruckgießverfahren. Hauptanwendungsgebiet ist Leichtmetall-Kokillenguss, zum Beispiel für die Automobilindustrie (besonders Radfelgen und Räder). Der Gegendruck wird hier auf etwa 4 bar eingestellt und die Druckabsenkung Δp beträgt in der Regel 0,5 bar. Als Druckgas verwendet man für Aluminiumguss meistens Druckluft, seltener Schutzgase. Eine Variante ist das Precocast-Verfahren, bei dem höhere Drücke angewandt werden.

Zum Thema