Niederdruck-Kokillenguss und Schwerkraft-Kokillenguss sind zwei grundlegende Verfahren der Metallumformung, Jedes baut auf unterschiedlichen mechanischen Prinzipien auf. Während beide geschmolzenes Metall mithilfe von Formen zu fertigen Teilen formen, ihre Ansätze zum Füllen von Hohlräumen – gesteuert durch kontrollierten Druck, das andere durch die natürliche Schwerkraft – erzeugen starke Qualitätsunterschiede, Effizienz, und Kosten. Für Hersteller, Die Wahl zwischen ihnen bedeutet, Bedürfnisse wie Teilkraft auszugleichen, Produktionsvolumen, und Budget. Doch was genau zeichnet ihre Arbeitsabläufe aus?? Wie wirken sich diese Unterschiede auf die Leistung des Endprodukts aus?? Und welches Verfahren für Ihren konkreten Anwendungsfall das richtige ist? Dieser Artikel beantwortet diese Fragen mit detaillierten Vergleichen und umsetzbaren Anleitungen.
1. Kernprinzipien: Der grundlegende Kontrast in Füllmechanismen
Der größte Unterschied zwischen den beiden Prozessen liegt darin wie geschmolzenes Metall in den Formhohlraum gefördert wird– ein Unterschied, der jeden anderen Aspekt ihres Betriebs prägt.
A. Low-Pressure-Sterblichkeitsguss
- Treibende Kraft: Verwendung trockene Druckluft oder Inertgas (Z.B., Stickstoff) kontrollierten Druck auszuüben (typischerweise 0,02–0,15 MPa) in einen verschlossenen Tiegel mit geschmolzenem Metall.
- Füllvorgang: Der Druck drückt das Metall durch ein vertikales Flüssigkeitshubrohr von unten nach oben in den Formhohlraum. Dadurch entsteht eine Verlangsamung, stetige „laminare Strömung“ (kein turbulentes Spritzen), Dadurch wird sichergestellt, dass sich der Hohlraum vollständig füllt, ohne dass Luft eingeschlossen wird.
- Erstarrung: Der Druck bleibt während des Abkühlens erhalten (druckhaltende Kristallisation). Dadurch wird verbleibendes geschmolzenes Metall in Lunkerspalten gedrückt, Beseitigung von Defekten wie Poren oder Hohlräumen.
B. Schwerkraft stirbt Guss
- Treibende Kraft: Verlässt sich ausschließlich auf Eigengewicht des Metalls (Schwerkraft)– Es wird kein äußerer Druck ausgeübt.
- Füllvorgang: Geschmolzenes Metall wird in einen Eingusskanal gegossen (trichterförmiger Einlauf) oben in der Form. Es fließt durch Angusskanäle und Anschnitte nach unten in die Kavität mittels „natürlicher Strömung“ – die Füllgeschwindigkeit hängt vom Design der Form und der Fließfähigkeit des Metalls ab.
- Erstarrung: Die Kühlung erfolgt passiv, ohne Druck, der dem Schrumpfen entgegenwirkt. Dies bedeutet, dass bei dickeren Abschnitten kleine Schrumpfporen entstehen können, Allerdings reduziert die langsame Befüllung die Gasmitnahme im Vergleich zu Hochdruckmethoden.
2. Paralleler Prozessvergleich: Wichtige betriebliche Unterschiede
Um zu verstehen, wie diese Prozesse in der Praxis funktionieren, Lassen Sie uns ihre Arbeitsabläufe aufschlüsseln, Parameter, und Einschränkungen in einer klaren Form, datengesteuerte Tabelle:
| Prozessaspekt | Low-Pressure-Sterblichkeitsguss | Schwerkraft stirbt Guss |
| Füllmodus | Laminare Strömung von unten nach oben; druckgesteuert (0.02–0,15 MPa). | Schwerkraftströmung von oben nach unten; kein Druck von außen. |
| Füllgeschwindigkeit | Langsam, Uniform (typischerweise 5–15 cm/s); über Druck einstellbar. | Variable (hängt vom Formendesign ab); schneller als Niederdruck, aber langsamer als Hochdruck-Kokillenguss. |
| Anforderungen an die Metallfließfähigkeit | Niedrig bis mittel; works with most non-ferrous alloys (Aluminium, Magnesium). | Hoch; requires alloys with good flowability (Z.B., Aluminium, Kupfer) to fill cavities via gravity alone. |
| Mold Design Complexity | Hoch; needs sealed crucibles, liquid lift tubes, and pressure ports. | Niedrig; simple sprue-runner-gate systems (no pressure-related components). |
| Zykluszeit | Länger (60–120 seconds per part); includes pressure ramp-up and holding. | Mäßig (45–90 seconds per part); schneller als Niederdruck, aber langsamer als Hochdruck-Kokillenguss. |
| Waste Rate | Niedrig (5–8 %); no need for risers (extra metal to feed shrinkage). | Höher (10–15 %); may require risers for thick-walled parts, increasing material waste. |
3. Leistung & Qualität: Was bessere Ergebnisse liefert?
The filling mechanism directly impacts part quality, mechanische Eigenschaften, und Fehlerquoten. Nachfolgend finden Sie einen detaillierten Vergleich der wichtigsten Leistungskennzahlen:
| Leistungsmetrik | Low-Pressure-Sterblichkeitsguss | Schwerkraft stirbt Guss |
| Teildichte | Hoch (≥99,5 % theoretische Dichte); Druck beseitigt Schrumpfporen. | Mäßig (98–99 %); In dicken Abschnitten können sich kleine Poren bilden. |
| Zugfestigkeit | Vorgesetzter (Z.B., 280–320 MPa für Aluminiumlegierungen); Die dichte Struktur steigert die Festigkeit. | Gut (Z.B., 240–280 MPa für Aluminiumlegierungen); aufgrund geringer Porosität etwas niedriger. |
| Oberflächenbeschaffung | Exzellent (RA 1,6–3,2 μm); Durch die gleichmäßige Füllung werden Oberflächendefekte wie Kaltabschlüsse vermieden. | Mäßig (Ra 3,2–6,3 μm); kann aufgrund ungleichmäßiger Strömung geringfügige Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweisen. |
| Defektrate | Niedrig (2–5 % Ausschussquote); minimale Oxidations- oder Gasfehler. | Mäßig (5–10 % Ausschussquote); Zu den Risiken zählen Kaltabschaltungen (vom langsamen Fluss) oder Schrumpfporen. |
| Kompatibilität mit der Wärmebehandlung | Exzellent; Die gleichmäßige Struktur widersteht Verformungen während der Wärmebehandlung (Z.B., T6). | Gut; kann wärmebehandelt werden, erfordert jedoch möglicherweise eine Vorprüfung, um eine Porenausweitung zu vermeiden. |
4. Anwendungen: Anpassungsprozess an die Teileanforderungen
Jeder Prozess zeichnet sich in bestimmten Szenarien aus, basierend auf dem Teiledesign, Material, und Leistungsanforderungen. Die folgende Tabelle ordnet Prozesse idealen Anwendungsfällen zu:
| Teileanforderung | Bevorzugen Sie Niederdruck-Druckguss | Bevorzugen Sie Kokillenguss |
| Hochfest, Sicherheitskritische Teile | Kfz -Räder, Motorblöcke/Abdeckungen (benötigen Dichte und Festigkeit, um Belastungen standzuhalten). | Keine – Sicherheitsteile erfordern die höhere Dichte des Niederdruckgusses. |
| Große dünnwandige Bauteile | Raketengehäuse, Flugzeugstrukturteile (Die laminare Strömung verhindert Hohlräume in dünnen Abschnitten). | Nicht geeignet – der Schwerkraftfluss kann dünne Wände nicht füllen (≤ 3 mm) gleichmäßig. |
| Dickwandig, Einfache Formen | Keine – Overkill für dicke Teile mit geringer Leistung. | Zubehör für den Schienenverkehr (Z.B., Drehgestellhalterungen), Roboterstrukturteile, Schiffspropellernaben (dicke Abschnitte, low complexity). |
| Kostenempfindlich, Teile mittlerer Stückzahl | Keine – höhere Ausrüstungskosten machen es für Teile mit geringer Marge unwirtschaftlich. | Konsumgüter (Z.B., großes Kochgeschirr), Industrieventile (Einfaches Design, mittlere Lautstärke). |
| Non-Ferrous Alloy Parts | Ideal für Aluminium, Magnesium, und Kupferlegierungen (Für diese Materialien ist ein kontrollierbarer Fluss geeignet). | Am besten für Aluminium- und Kupferlegierungen geeignet (Gute Fließfähigkeit); weniger geeignet für Legierungen mit geringer Fließfähigkeit. |
5. Kostenanalyse: Vorabinvestition vs. Langzeiteinsparungen
Für Hersteller sind die Kosten ein entscheidender Faktor. Nachfolgend finden Sie eine Aufschlüsselung der Ausrüstung, Schimmel, und Stückkosten (basierend auf Teilen aus Aluminiumlegierung, 10,000-Teilcharge):
| Kostenkategorie | Low-Pressure-Sterblichkeitsguss | Schwerkraft stirbt Guss |
| Ausrüstungsinvestitionen | Hoch (\(150,000- )300,000); inklusive versiegelter Tiegel, Druckkontrollsysteme, und Hubrohre. | Niedrig (\(50,000- )100,000); einfache Schmelzöfen und offene Formen. |
| Schimmelpilze | Hoch (\(15,000- )40,000); komplexe Konstruktionen mit abgedichteten Hohlräumen und Hubrohren. | Niedrig (\(5,000- )15,000); einfach, offene Designs mit minimalen Funktionen. |
| Materialkosten pro Teil | Niedrig (\(0.4- )0.6/kg); Keine Steigrohre reduzieren den Abfall. | Mäßig (\(0.5- )0.7/kg); risers increase material usage. |
| Labor Cost | Mäßig; requires trained operators to monitor pressure (1–2 operators/line). | Niedrig; simple process needs minimal supervision (1 operator/2 lines). |
| Total Batch Cost | ~ (30,000- )60,000 | ~ (15,000- )30,000 |
6. Die Perspektive von Yigu Technology auf die beiden Prozesse
Bei Yigu Technology, we see low-pressure and gravity die casting as complementary tools—each solving unique manufacturing challenges. For automotive clients needing high-strength wheels, our low-pressure casting lines (equipped with real-time pressure monitoring) deliver parts with 99.8% density and <3% scrap rates, meeting IATF 16949 Standards. For rail transit clients, our gravity casting solutions cut upfront costs by 50% while producing durable brackets that pass 100,000-cycle load tests.
We’re optimizing both processes: 1) Adding AI to low-pressure systems to auto-adjust pressure for different part thicknesses (Reduzierung der Zykluszeit um 15%); 2) Developing modular gravity molds that switch between part designs in 30 Minuten (ideal for small-batch production). Our goal is to tailor each process to the client’s “pain points”—whether it’s quality, kosten, or flexibility—instead of forcing a one-size-fits-all solution.
FAQ
- Kann Kokillenguss für dünnwandige Teile verwendet werden? (Z.B., 2mm dick)?
Nein – eine durch die Schwerkraft angetriebene Strömung kann dünne Wände nicht gleichmäßig füllen, Dies führt zu Hohlräumen oder unvollständiger Füllung. Dünnwandige Teile (≤ 3 mm) erfordern Niederdruck-Kokillenguss, Dabei wird Metall durch kontrollierten Druck lückenlos in enge Hohlräume gedrückt.
- Lohnen sich die höheren Vorlaufkosten für Niederdruck-Druckguss bei der Produktion mittlerer Stückzahlen? (Z.B., 5,000 Teile/Jahr)?
Es kommt auf den Teilewert an: Für hochwertige Teile (Z.B., Kfz -Räder, wo Defekte über 100 $/Teil kosten), Ja – niedrigere Ausschussraten und bessere Kosten für Offset-Ausrüstung. Für minderwertige Teile (Z.B., Einfache Klammern), gravity casting is more economical, even with higher material waste.
- Which process is better for magnesium alloys—low-pressure or gravity die casting?
Low-pressure casting is better. Magnesium is prone to oxidation, and low-pressure’s sealed crucible and inert gas protection reduce oxidation by 80% compared to gravity casting (which exposes molten magnesium to air during pouring). This ensures magnesium parts meet corrosion-resistance standards (Z.B., ASTM B94).