LPDC- und Schwerkraftgussformen unterscheiden sich erheblich hinsichtlich Arbeitsdruck, Entlüftungsstruktur und Kühlungsanordnung, was ihre Einsatzmöglichkeiten beim Aluminiumguss und die Produktqualität bestimmt.
LPDC-Gussformen arbeiten unter einem stabilen Druck von 0,02–0,05 MPa, während Schwerkraftgussformen auf den natürlichen Flüssigkeitsfluss ohne Hilfsdruck setzen, was zu unterschiedlichen Ausformersystemkonstruktionen führt.
Schwerkraftgussformen verfügen über eine offene Entlüftungsstruktur mit einer um 20 % größeren Entlüftungsfläche als LPDC-Formen, um der schnellen Flüssigkeitsbefüllung und dem hohen Gasverflüchtigungsvolumen gerecht zu werden.
Der Abstand der Kühlkanäle bei Schwerkraftgussformen ist auf 15–22 mm festgelegt und damit um 10 % größer als bei LPDC-Formen, was der langsameren Erstarrungsgeschwindigkeit dickwandiger Gussteile entspricht.
Die Porositäts- und Schwundrate von LPDC-Gussformen wird mittels CAE-Simulation unter 0,8 % gehalten, während beim Schwerkraftguss unter normalen Prozessbedingungen eine Standard-Fehlerquote von bis zu 1,2 % zulässig ist.
Aluminiumfelgenformen für das Schwerkraftgussverfahren eignen sich für dickwandige Produkte mit einer Wandstärke von über 5 mm, während LPDC-Aluminiumfelgenformen stabil dünnwandige Felgenrohlinge mit einer Wandstärke von 3–5 mm produzieren.
Für beide Formtypen wird H13-Warmarbeitsstahl verwendet, doch Schwerkraftgussformen weisen aufgrund geringerer wiederholter Druckbelastungen eine um 15 % längere Lebensdauer pro Zyklus auf.
Formen für EV-Strukturteile im Schwerkraftguss konzentrieren sich auf die Festigkeit der Struktur, während LPDC-EV-Formen den Schwerpunkt auf die Formgenauigkeit bei der Herstellung leichter, dünnwandiger Teile legen.
CPC-Gegendruckgussformen vereinen die Vorteile beider Verfahren und verfügen über einen dreimal höheren Arbeitsdruck als herkömmliche LPDC-Gussformen, was eine Produktion mit extrem geringer Fehlerquote ermöglicht.
Die Standards für Testläufe von Gussformen variieren je nach Typ; Schwerkraftgussformen benötigen vier Testchargen – eine mehr als LPDC-Formen –, um eine stabile Füllbalance zu überprüfen.
Die Parameter der Procast-CAE-Simulation werden unterschiedlich angepasst: Bei Schwerkraftgussformen liegt der Schwerpunkt auf der Gleichgewicht der Fließgeschwindigkeit, während bei LPDC-Formen die Konsistenz der Erstarrung unter Druckhaltung im Vordergrund steht.
Die strukturellen Unterschiede zwischen LPDC-Gussformen und Schwerkraftgussformen sind grundlegendes Wissen für die Auswahl des Gussverfahrens bei Aluminiumlegierungen. In der industriellen Massenproduktion wirkt sich die Konstruktion der Gussform direkt auf die Gussausbeute, die Produktionseffizienz und den Wartungszyklus der Form aus. Schwerkraftgussformen zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau und niedrige Herstellungskosten aus und eignen sich für dickwandige Aluminiumgussteile in großen Chargen mit geringen Anforderungen an die Oberflächengenauigkeit. LPDC-Gussformen erfordern eine hochpräzise Abdichtung und eine druckfeste Konstruktion, wodurch sie sich besser für hochpräzise Aluminiumfelgenformen und Formen für leichte EV-Strukturteile eignen. Obwohl bei beiden Formtypen H13-Warmarbeitsstahl als Hauptwerkstoff verwendet wird, sind ihre Bearbeitungstoleranzen, die Anordnung der Gießkanäle und die Entlüftungskonstruktion nicht beliebig austauschbar. Die CPC-Gegendruckgussform als weiterentwickelte Prozessform kombiniert die Vorteile der Druckregelung beim LPDC-Verfahren mit der hocheffizienten Füllung beim Schwerkraftguss und reduziert so die Porosität und Schrumpfung der Gussteile weiter. Vor der Formfertigung ist eine professionelle Procast-CAE-Simulation erforderlich, um die entsprechenden Prozessparameter abzustimmen. Bei jedem Testlauf einer Gussform werden je nach Formtyp spezifische Prüfstandards festgelegt, um sicherzustellen, dass die endgültige Form den tatsächlichen Produktionsbedingungen entspricht. Gießereien müssen den Formtyp auf der Grundlage der Wandstärke des Gussteils, der Präzisionsanforderungen und der Chargenleistung auswählen, um Ertragsverluste aufgrund einer nicht passenden Kombination aus Form und Verfahren zu vermeiden.
Häufig gestellte Fragen
F1: Welche Form weist eine geringere Fehlerquote auf, die LPDC- oder die Schwerkraftgussform? A1: Standard-LPDC-Formen halten die Porosität unter 0,8 % – ein besseres Ergebnis als der Standardwert von 1,2 % beim Schwerkraftguss.
F2: Können mit Schwerkraftgussformen dünnwandige EV-Teile hergestellt werden? A2: Nicht empfohlen; eine stabile Produktion erfordert eine Wandstärke von über 5 mm, was weit über der 3-mm-Grenze bei LPDC liegt.
F3: Werden für LPDC- und Schwerkraftgussformen unterschiedliche Stahlsorten verwendet? A3: Bei beiden kommt H13-Warmarbeitsstahl zum Einsatz; lediglich die Konstruktionsparameter und Verfahren unterscheiden sich.
F4: Welche Form hat bei Dauerbetrieb die längere Lebensdauer? A4: Schwerkraftgussformen haben aufgrund des geringeren Arbeitsdrucks eine um 15 % längere Lebensdauer.
F5: Wie viele Testläufe sind bei Schwerkraftgussformen erforderlich? A5: 4 Testchargen, eine mehr als bei LPDC-Formen, um die Füllstabilität zu überprüfen.
F6: Was ist der entscheidende Vorteil von LPDC-Formen gegenüber Schwerkraftgussformen? A6: Präzise Druckregelung, geeignet für hochpräzise dünnwandige Aluminiumfelgen und EV-Teile.
F7: Ist eine CAE-Simulation für Schwerkraftgussformen erforderlich? A7: Empfohlen, da sie die Fließgeschwindigkeit effektiv optimiert und lokale Gussfehler reduziert.
