Hersteller bevorzugen Gussverfahren, wenn sie Kosteneffizienz und höhere Produktfestigkeit im Auge haben. Allerdings bringt dies auch Nachteile mit sich, wie beispielsweise Materialabfall.
Sie kennen vielleicht die Pulvermetallurgie (PM), die für ihre Fähigkeit bekannt ist, schnell komplexe Teile herzustellen.
Wie wählt man diese beiden Herstellungsverfahren aus?
Wenn Sie Pulvermetallurgie und Gießen vergleichen möchten, sind Sie hier richtig.
Inhalte
Pulvermetallurgie vs. Gießen – Übersicht
Sowohl beim Gießen als auch bei der Pulvermetallurgie werden Formen verwendet, um Rohmaterialien zu formen. Beide Verfahren können endkonturierte oder endkonturnahe Teile herstellen.
Der große Unterschied besteht darin, dass beim Gussverfahren Metall geschmolzen wird, um Teile zu formen, während bei der Pulvermetallurgie Teile unterhalb des Schmelzpunkts geformt werden.
Was ist PM?
Definition von PM
Pulvermetallurgie-Prozess stellt Metallkomponenten durch Erhitzen von verdichteten Metallpulvern knapp unter ihren Schmelzpunkt her.
Arten von Pulvermetallurgieprozessen
Hier sind die gemeinsamen Arten von Pulvermetallurgieprozessen.
- Konventionelle Pulvermetallurgie
- Metallspritzguss (MIM)
- Heißisostatisches Pressen (HIP)
- Kaltisostatisches Pressen (CIP)
- Funkenplasmasintern (SPS)
- Pulverschmieden (PF)
- Additive Fertigung (AM)
Was ist Casting?
Definition von Casting
Beim Gießen wird geschmolzenes Metall in eine Form eingebracht, um die gewünschte Form des Teils zu erzeugen. Es handelt sich um ein uraltes Herstellungsverfahren. Die ältesten erhaltenen Gussstücke stammen aus dem Jahr 3200 v. Chr.
Arten des Gießens
- Sandguss
Beim Sandguss werden Sandformen zur Herstellung von Teilen verwendet. Diese Formen sind in der Regel kostengünstiger und ausreichend feuerfest.
- Druckguss
Beim Druckgussverfahren werden Gussteile hergestellt, indem geschmolzenes Metall unter hohem Druck in eine Form gepresst wird. Druckguss ermöglicht die Herstellung von Bauteilen mit sehr guter Oberflächengüte. Die für den Druckguss verwendeten Formen sind teurer und haben eine längere Lebensdauer.
- Feinguss
Feinguss ist ein Präzisionsgussverfahren, bei dem ein Wachsmodell mit Keramik beschichtet wird, um das Gussteil zu formen. Feingussteile bieten folgende Vorteile:
- Perfektes Oberflächenfinish
- Hohe Maßhaltigkeit
- Effektive Nutzung von Metallmaterial
- Schwerkraft-Druckguss
Beim Schwerkraftguss wird ausschließlich die Schwerkraft genutzt, um geschmolzenes Metall in eine Form zu gießen. Die Produktionskosten beim Schwerkraftkokillenguss sind niedrig, die Produktionszeit jedoch lang.
- Fortlaufendes Casting
Durch Stranggießen werden endlose Längen polygonaler Metallformen erzeugt. Im Vergleich zum herkömmlichen Gießen können durch Stranggießen sowohl die Kosten als auch der Energieverbrauch gesenkt werden.
Vorteile der Pulvermetallurgie gegenüber dem Gießen
Beim Vergleich der Pulvermetallurgie mit dem Gießen berücksichtigen wir typischerweise die folgenden Faktoren:
- Kosten
- Rohstoff
- Mechanische Eigenschaften
- Maßhaltigkeit
- Umweltfreundlich
- Antragsprozess
- Kosten
Pulvermetallurgie-Anlagen sind in der Regel teurer, aber die Produktionseffizienz ist hoch. Sinterteile benötigen weniger Sekundäroperationen, während Gussteile mehr Nachbearbeitung erfordern. Außerdem werden in der Pulvermetallurgie meist vollautomatische Prozesse eingesetzt, was die Arbeitskosten erheblich senkt.
- Höhere Materialeffizienz
Im Vergleich zu Gusseisen werden Pulvermetallkomponenten durch Pressen von Pulver hergestellt, wobei eine hohe Materialausnutzungsrate erreicht wird. Die meisten Gussteile erfordern eine Nachbearbeitung, um überschüssiges Material zu entfernen.
- Genaue Toleranzen
Pulvermetallurgische Komponenten können eine sehr hohe Maßgenauigkeit erreichen, insbesondere nach der DimensionierungsprozessIm Allgemeinen können Sinterteile eine Genauigkeit von etwa ± 0.04 mm erreichen. Gussteile, insbesondere Sandgussteile, weisen im Vergleich zu PM üblicherweise eine geringere Maßgenauigkeit auf.
- Mechanische Eigenschaften
PM-Produkte weisen häufig eine gleichmäßigere Mikrostruktur auf, was zu konsistenten mechanischen Eigenschaften führt.
Aufgrund von Problemen wie Entmischung und Porosität kann es im Gussprozess schwieriger sein, optimale Eigenschaften zu erreichen.
Gussstücke bilden jedoch während der Erstarrung eine kompaktere Struktur und weisen typischerweise eine höhere Zugfestigkeit und Streckgrenze auf.
- Oberflächenfinish
PM-Teile weisen typischerweise eine feinere Oberflächenbeschaffenheit mit einer durchschnittlichen Rauheit (Ra) von 1.6 µm auf. Dies reduziert den Bedarf an Nachbearbeitungen.
- Große Auswahl an Rohstoffen
Die meisten Gussteile werden aus Nichteisenmetallen hergestellt, wie zum Beispiel:
- Zink
- Kupfer
- Aluminium
- Eisen
- Magnesium
Weil diese Metalle niedrige Schmelzpunkte haben.
Die Pulvermetallurgie bietet eine größere Auswahl an Materialien.
- Eisen
- Kupfer
- Edelstahl
- Nickel
- Chromium
- Mangan
- Schwefel
- Phosphor
- Silizium
- Herstellungszeit
PM kann aufgrund seiner optimierten Verdichtung und SinterprozessDer Wegfall umfangreicher Bearbeitungs- und Endbearbeitungsschritte trägt außerdem zu schnelleren Gesamtproduktionszeiten bei.
- Vorteile für die Umwelt
Der PM-Prozess verbraucht im Vergleich zum Schmelzen von Metallen oft weniger Energie. Und weniger Materialabfall führt zu einer umweltfreundlicheren Produktion.
Das Schmelzen von Metall beim Gießen verbraucht viel Energie und erzeugt Abgase. Zudem werden die Gussteile meist mit Wasser gekühlt, das mit Öl, Fett und Metallrückständen verunreinigt werden kann.
Anwendungen der Pulvermetallurgie und des Gießens
In unserem täglichen Leben gibt es viele Gussprodukte und pulvermetallurgische Produkte.
Beispielsweise werden die robusten Bratpfannen, in denen wir köstliche Mahlzeiten zubereiten, im Gussverfahren hergestellt. Und die reibungslos laufenden und zuverlässigen Lager der Ventilatoren, die uns an heißen Sommertagen kühl halten, werden mithilfe der Pulvermetallurgie hergestellt.
Weitere wichtige Anwendungen der Pulvermetallurgie sind:
- Motorteile für Autos, wie Pleuelstangen, Ventilführungen und Nockenstößel
- Weichmagnetische Komponenten für Motoren, Transformatoren und Induktoren
- Werkzeuge zum Schneiden und Bearbeiten
- Poröse Filter zur Gas- und Flüssigkeitsfiltration
Weitere wichtige Verwendungsmöglichkeiten des Gießens sind:
- Motorblöcke, Zylinderköpfe und Getriebegehäuse für Automobile
- Turbinengehäuse, Kompressorgehäuse und Fahrwerke für Flugzeuge
- Schwermaschinenteile: Große, robuste Teile wie Pumpengehäuse, Ventilkörper und Zahnräder.
- Formen und Matrizen für verschiedene Fertigungsverfahren
- Strukturkomponenten und Zubehör für den Schiffbau
Wählen Sie den Prozess, der zu Ihrem Projekt passt
Wenn Sie komplexe kleine und mittelgroße Komponenten schnell in Massenproduktion herstellen müssen, ist die Pulvermetallurgie offensichtlich die bessere Wahl. Für größere und stabilere Teile ist das Gießen möglicherweise besser geeignet.
Darüber hinaus müssen Sie auch das Material der Teile berücksichtigen. Beispielsweise ist für Metalle mit höheren Schmelzpunkten, wie Edelstahl, die Pulvermetallurgie offensichtlich besser geeignet.
Darüber hinaus sollten Sie den Kostenfaktor berücksichtigen, einschließlich Materialien, Ausrüstung, Produktionseffizienz usw.
FAQ
1. Was ist das Gießen im Gussprozess?
Beim Gießen bezeichnet „Gießen“ das Überführen von geschmolzenem Metall in eine Form. Sobald das geschmolzene Metall abkühlt und erstarrt, werden die Gusskomponenten geformt.
2. Wie lange dauert der Casting-Prozess?
Die Dauer des Gießvorgangs kann aufgrund folgender Faktoren erheblich variieren:
- Die Größe und Komplexität des Teils
- Das spezifische Gießverfahren
- Das Produktionsvolumen.
Das Gießen kann mehrere Wochen dauern. Bei großen und komplexen Teilen kann es bis zu einem Monat dauern.