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Aluminium-Kokillengießverfahren

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Das Aluminium-Kokillengießverfahren ist ein Gießverfahren, bei dem Aluminium unter dem alleinigen Einfluss der Schwerkraft oder mit geringem Druck in eine metallische Dauerform fallend oder steigend vergossen wird. Dabei unterscheiden Techniker verschiedene Kokillenguss-Verfahren:

  • Schwerkraft-Kokillenguss
  • Kipp-Kokillengießverfahren
  • Gegendruck-Gießverfahren
  • Niederdruck-Kokillenguss
  • Sonderverfahren, wie beispielsweise Aluminium-Schleudergießen oder Flüssigpressen

Neben dem Schwermetall-Kokillenguss (Gusseisen, Messing) hat der Leichtmetall-Kokillenguss - und hier vor allen Dingen der Guss von Aluminium und seinen Legierungen - eine wirtschaftlich besonders große Bedeutung. In Abhängigkeit von den Werkzeugkosten können hier teilweise extrem unterschiedliche Stückzahlen bzw. Seriengrößen wirtschaftlich sinnvoll produziert werden.

Das Aluminium-Kokillengießen unterscheidet sich vom Sandgießen vor allem darin, dass das Aluminium in eine metallische Dauerform gegossen wird. Im Gegensatz zu Sand besitzt diese Form eine hohe Wärmeleitfähigkeit, was die Abkühlung der im Erstarrungsprozess befindlichen Aluminium-Schmelze extrem beschleunigt. In Folge der raschen Erstarrung entsteht im Werkstück ein vergleichsweise feinkörniges und dichtes Werkstoffgefüge.
Teile, die im Kokillengießverfahren hergestellt werden, besitzen deshalb bessere mechanische Eigenschaften als vergleichbare andere Teile aus Aluminium. Außerdem lässt sich die Qualität der im Kokillenguss produzierten Bauteile besser reproduzieren, ohne die Herstellkosten entscheidend zu beeinflussen. Aus diesem Grund werden heute nicht nur Messingarmaturen, sondern auch zahlreiche Aluminium-Teile kleinerer und mittlerer Abmessungen bevorzugt im Kokillengießverfahren hergestellt.

Besonderheiten von Aluminium-Kokillenguss-Legierungen

In den meisten Fällen verwendet man in der Praxis zur Herstellung von Aluminium-Kokillenguss-Teilen genormte Legierungen. Die Norm EN 1706:1998 beschreibt die chemischen Zusammensetzungen, mechanischen Eigenschaften und die Gießcharakteristika für Kokillenguss-Teile aus Aluminium-Legierungen. Dagegen gilt für legiertes Aluminium in Masseln (Blockmetall) die Norm EN 1676.

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In den genannten Normen sind die Toleranzen bezüglich der chemischen Zusammensetzungen teilweise recht groß. Einige Legierungselemente üben jedoch einen bedeutenden Einfluss auf das Gießverhalten des Aluminium-Grundstoffes aus. Damit eine gleichmäßige Gießqualität gewährleistet ist, empfiehlt es sich in der Praxis, die vorgegebenen Toleranzen, auf den konkreten Anwendungsfall bezogen, einzuschränken.

 

Aluminiumlegierungen - Eigenschaften

 

Umsetzbare Toleranzen und Bearbeitungszugaben beim Kokillengießverfahren

Damit das Aluminium-Werkstück nach dem Abkühlen die Form maßgenau verlässt, sind folgende Faktoren zu beachten:

  • das konkrete Kokillengießverfahren (z. B. Schwerkraft-, Kipp- oder Gegendruck-Kokillenguss
  • das Schwindungsverhalten der Aluminium-Gusslegierung
  • die Werkstückgröße
  • Werkstoffzustand (Art der Wärmebehandlung)

Zum Vergleich: Im Allgemeinen beträgt die Bearbeitungszugabe bei Sandgussverfahren 1,3 bis 3,0 mm und für Kokillenguss-Teile zwischen 0,7 und 1,5 mm. Die konkret erforderliche Bearbeitungszugabe ist in großem Maß von der zu gießenden Größe abhängig, wobei größere Flächen zumeist auch höhere Zugaben erfordern. Allgemeine Angaben über Bearbeitungszugaben finden sich in DIN 1680 und DIN EN ISO 8062.

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