Vor- und Nachteile von Squeeze Casting

Squeeze Casting ist ein fortschrittliches Verfahren, bei dem geschmolzenes Metall in eine Form eingespritzt und dann sofort einem kontinuierlich hohen Druck ausgesetzt wird, um sich zu verfestigen und Form anzunehmen. Es vereint die Vorteile des Gießens (Möglichkeit zur Bildung komplexer Formen) und des Schmiedens (dichte Struktur). Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Analyse der Vor- und Nachteile:

Die Kernvorteile von Squeeze Casting:

Die Essenz des Squeeze- Castings besteht darin, dass eine bestimmte Menge geschmolzenen Aluminiums in den Formhohlraum eingespritzt wird und dann ein enormer Druck direkt auf das flüssige oder halbfeste Metall ausgeübt wird, wodurch es unter hohem Druck abkühlt und erstarrt, um Gestalt anzunehmen. Seine Vorteile spiegeln sich vor allem im Aspekt „Qualität“ wider:

1. Unübertroffene mechanische Eigenschaften – Kernvorteil

Dies ist der größte Vorteil des Squeeze- Castings. Da Metalle unter extrem hohem Druck (typischerweise 50–100 MPa oder sogar höher) erstarren, erfährt ihre innere Struktur grundlegende Veränderungen:

• Beseitigung von Fehlern: Durch die Hochdruck-Zwangsbeschickung wurden herkömmliche Gussfehler wie Lunker und Porosität vollständig beseitigt.

• Kornverfeinerung: Durch die Verfestigung unter hohem Druck werden die Körner deutlich verfeinert und das Gefüge äußerst dicht.

• Hervorragende Leistung: Die Zugfestigkeit, Streckgrenze, Dehnung (Zähigkeit) und Ermüdungsfestigkeit seiner Produkte sind alle sehr hoch und erreichen oder erreichen sogar das Niveau der gleichen Schmiedeteile aus Aluminiumlegierung und sind damit herkömmlichen Druck- und Schwerkraftgussteilen weit überlegen.

2. Es kann durch Wärmebehandlung verstärkt und auch geschweißt werden

Da im Inneren herkömmlicher Aluminiumdruckgussteile eine große Anzahl von Hochdruckblasen vorhanden ist, kann die Wärmeausdehnung während der Wärmebehandlung zu Blasenbildung und Verformung an der Oberfläche führen. Daher ist das Lösungsglühen (T6-Behandlung) für sie in der Regel nicht geeignet.

Pressgussteile haben eine dichte Struktur und keine inneren Poren, sodass sie wie Schmiedeteile einer vollständigen Wärmebehandlung wie Lösungsbehandlung (T4) und Alterungsbehandlung (T5/T6) unterzogen werden können, um ihre Leistung weiter zu verbessern. Sie verfügen außerdem über eine gute Schweißbarkeit. Um das Potenzial des Materials zu maximieren und seine Festigkeit und Härte weiter zu verbessern.

3. Es zeichnet sich durch eine hohe Oberflächengüte und gute Maßhaltigkeit aus

Durch den hohen Druck haftet das geschmolzene Aluminium eng an der Oberfläche des Formhohlraums, was zu einer glatten Produktoberfläche mit klaren Konturen und scharfen Texten und Mustern führt. Unter hohem Druck verfestigt, weist es eine geringe und stabile Schrumpfung, eine hohe Maßhaltigkeit und eine gute Konsistenz des Produkts auf.

4. Hohe Materialausnutzungsrate und nahezu Nettoformung

Im Vergleich zum herkömmlichen Schmieden (das große Rohlinge und große Bearbeitungszugaben erfordert) können beim Squeeze- Casting komplex geformte Teile in einem Arbeitsgang geformt werden, das anschließende Verarbeitungsvolumen reduziert werden, eine hohe Materialausnutzungsrate erreicht werden und Kosten gespart werden.

5. Breites Anwendungsspektrum

Es ist nicht nur auf gängige Aluminiumlegierungen anwendbar, sondern eignet sich auch hervorragend für die Herstellung hochfester Aluminiumlegierungen, Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffe und anderer schwer zerspanbarer Materialien, die das Hochleistungspotenzial dieser Materialien voll ausschöpfen können.

Die Hauptnachteile von Squeeze C asting:

So offensichtlich seine Vorteile sind, liegen auch seine Nachteile auf der Hand, und diese Nachteile schränken seine Anwendungsbereiche weitgehend ein.

1. Hohe Ausrüstungs- und Formkosten (die Haupteinschränkung)

• Riesige Investition in Ausrüstung:

Die Squeeze -Casting-Maschine erfordert nicht nur eine enorme Schließkraft, um ein Ausdehnen der Form zu verhindern, sondern benötigt auch ein zusätzliches Hochdruck- Quetschsystem (Hauptzylinder), um extrem hohen Druck auszuüben. Dies macht die Gerätestruktur komplex, schwierig herzustellen und extrem teuer und übersteigt die Struktur herkömmlicher Druckgussmaschinen und Schwerkraftgussmaschinen bei weitem.

• Hohe Formkosten und komplexe Konstruktion und Herstellung:

(1) Extrem hohe Festigkeitsanforderungen: Formen (insbesondere Kerne und Schieber) müssen einem kontinuierlich hohen Druck von bis zu 100 MPa oder mehr sowie intensiven Temperaturwechseln standhalten. Daher muss hochwertiger Warmarbeitsstahl verwendet werden, was kostspielig ist.

(2) Komplexes Design: Die Form muss den Quetschstempel, ein komplexes Kühlsystem und ein Abgassystem integrieren , was das Design schwierig und den Entwicklungszyklus langwierig macht.

(3) Herausforderung für die Lebensdauer: Unter dem wiederholten Einfluss von geschmolzenem Aluminium mit extrem hohem Druck und hoher Temperatur ist die Form anfällig für thermische Ermüdung (was zu Rissen führt), Stempelverschleiß und Verformung, und die Wartungs- und Austauschkosten der Form sind sehr hoch.

2. Die Produktionseffizienz ist relativ gering

Die Zykluszeit ist relativ lang: Im Gegensatz zum „zweiten Schlag“-Hochgeschwindigkeitsfüllen des herkömmlichen Hochdruck-druckguss besteht der Kernprozess des Squeeze -Castings aus „langsamem Gießen und langfristigem Druckhalten unter hohem Druck“. Damit das Bauteil im gesamten Querschnitt unter Druck erstarren kann, ist eine relativ lange Haltezeit erforderlich. Dies führt dazu, dass der Produktionszyklus der einzelnen Teile viel länger ist als beim herkömmlichen Druckguss und die Produktionseffizienz relativ gering ist.

3. Die Kontrollanforderungen für Prozessparameter sind äußerst streng

Hohe Parameterempfindlichkeit: Parameter wie die Gießtemperatur des geschmolzenen Aluminiums, die Formtemperatur, der Zeitpunkt des Beginns der Druckausübung, die Druckstärke und die Haltezeit müssen genau aufeinander abgestimmt sein. Selbst die geringste Abweichung eines Parameters kann zur Verschrottung des Produkts führen.

Wenn der Druck beispielsweise zu früh ausgeübt wird, kann es zu Spritzern des geschmolzenen Aluminiums kommen. Erfolgt die Druckbeaufschlagung zu spät, hat das geschmolzene Aluminium eine harte Schale gebildet und seine Druckwirkung verloren. Dies erfordert von den Unternehmen fundiertes technologisches Wissen und Erfahrung sowie eine präzise automatisierte Steuerung des Produktionsprozesses.

4. Die Komplexität der Teileform ist begrenzt

Es ist schwierig, extrem komplexe Teile herzustellen: Obwohl es im Vergleich zum herkömmlichen druckguss komplexere Formen als Schmieden bilden kann, ist es sehr schwierig, Teile mit tiefen Hohlräumen, kleinen Knochenpositionen, komplexen dünnen Wänden oder mehreren Kernzügen herzustellen.

Extrem hoher Druck stellt eine starke Belastung für die Festigkeit des Formkerns und des Kernziehmechanismus dar. Feine Kerne neigen unter hohem Druck zum Bruch. Obwohl geschmolzenes Metall unter hohem Druck eine gute Fließfähigkeit aufweist, können übermäßig komplexe dünnwandige Strukturen aufgrund der schnellen Erstarrung möglicherweise nicht vollständig gefüllt werden.

5. Das anfängliche Investitionsrisiko ist hoch und das Anwendungsgebiet ist spezialisiert

Aufgrund der hohen Kosten und der langsamen Geschwindigkeit eignet sich das Squeeze -Casting-Verfahren nicht für gewöhnliche Schalenteile mit großen Produktionsmengen, aber geringen Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften (z. B. Gehäuse von Elektrogeräten, Spielzeug usw.).

Anwendungsspezifität: Es wird hauptsächlich in wichtigen Strukturkomponenten mit extremen Leistungsanforderungen verwendet, wie z. B. Automobil-Sicherheitsteilen (Querlenker, Achsschenkel), Luft- und Raumfahrtkomponenten usw. Dies bedeutet, dass der Zielmarkt relativ Nischen ist. Bevor Unternehmen in diese Technologie investieren, benötigen sie klare und stabile Aufträge für High-End-Produkte. andernfalls ist das Anlagerisiko sehr hoch.

Der größte Vorteil des Squeeze- Castings besteht darin, dass „damit Aluminiumteile mit den Eigenschaften von Schmiedestücken in einem Umformverfahren hergestellt werden können, das dem des Gießens ähnelt“. Es ging zwar zu Lasten der Produktionseffizienz und erhöhte die Anschaffungskosten, führte aber zu einem qualitativen Sprung in der Festigkeit, Zähigkeit und Zuverlässigkeit des Produkts. Es ist eine ideale Prozesswahl für die Herstellung hochwertiger und leistungsstarker Aluminiumstrukturkomponenten.