Zinklegierungs-Druckguss

Beim Druckguss werden Metalle und Legierungen unter hoher Temperatur und hohem Druck geschmolzen und in die gewünschte Form gebracht. Dazu werden Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt verflüssigt und in Druckgussformen eingespritzt.

Druckguss wird normalerweise nach Temperatur und Druck eingeteilt, die für das Einspritzen des geschmolzenen Metalls in die Form erforderlich sind. Eine weitere Einteilung richtet sich nach dem verwendeten Material. Zink gehört zu den vielseitigsten und am häufigsten eingesetzten Druckgussmetallen. Hier erfahren Sie alles Wichtige über den Druckguss von Zinklegierungen:

Was ist Zinkdruckguss?

Beim Zinkdruckguss wird flüssiges Zink unter Druck in eine Form eingespritzt und dort erstarren gelassen. Der Formhohlraum wird von zwei gehärteten Werkzeugstahlformen gebildet, die nach der gewünschten Produktform konstruiert sind.

Zinklegierungen haben niedrige Schmelzpunkte, weshalb der Guss bei geringerer Wärme erfolgt. Ihre Schlagfestigkeit und Duktilität machen sie außerdem für die Teilefertigung geeignet.

Schritte des Zinkdruckgussverfahrens

Der Druckgussprozess für Zinklegierungen kann je nach Größe und Typ der verwendeten Maschine variieren. Im Allgemeinen lässt sich das Verfahren jedoch wie folgt zusammenfassen:

• Schritt 1: Druckgussform vorbereiten

Vor dem Gießen muss zunächst die Druckgussform vorbereitet werden. Reinigen Sie sie gründlich und schmieren Sie sie, damit sich das Gussteil nach dem Abkühlen leichter entnehmen lässt. Auch die Innenwände der Form können geschmiert werden, um die Temperatur zu regeln und das Auswerfen des Gussteils zu erleichtern.

Schließen Sie die Form schließlich unter hohem Druck.   

• Schritt 2: Einspritzen

Als Nächstes wird die Zinklegierung in die Schusskammer der Maschine gefüllt. Vor dem Einspritzen muss sie geschmolzen werden. Da Zinklegierungen im Warmkammer-Druckguss verarbeitet werden, ist die Schusskammer heiß. Anschließend wird das flüssige Zink unter hohem Druck in die Form eingespritzt.

• Schritt 3: Abkühlen und Auswerfen

 Nach dem Einspritzen des flüssigen Zinks in die Kammer lassen Sie es abkühlen und erstarren. Geben Sie dem Metall genügend Zeit, zu gelieren und die Form anzunehmen. Öffnen Sie die Form erst, wenn das Gussteil vollständig erstarrt ist. Ein zu frühes Auswerfen kann dauerhafte Schäden verursachen.

Sobald die Form abgekühlt und das Gussteil erstarrt ist, können Sie die Formhälften entriegeln, öffnen und das Gussteil vorsichtig entnehmen.   

• Schritt 4: Beschneiden

Der letzte Schritt im Zinkdruckguss ist das Beschneiden. Während das Metall abkühlt, können Sie überschüssiges Material wie Grat, Angüsse und Läufer sorgfältig vom Zinkgussteil entfernen. Verwenden Sie dazu beispielsweise eine Säge oder ein Beschneidwerkzeug. Reinigen Sie jedes Teil, bevor es an den Kunden versandt wird.

Zinklegierungen für den Druckguss

Zu den häufigsten Zinklegierungen für den Druckguss gehören:

1. Zamak 2

Zamak 2, auch als Zinklegierung 2 oder Kirksite bekannt, weist die höchste Festigkeit und Härte aller Zamak-Legierungen auf. Deshalb wird es für Gussteile mit hohen Anforderungen an die strukturelle Festigkeit eingesetzt, etwa in der Automobil- und Maschinenbauindustrie.

Zamak 2 verfügt außerdem über hervorragende Gusseigenschaften wie hohe Kriechfestigkeit, ausgezeichnete Dämpfung und bessere Schwingungsbeständigkeit als andere Metalllegierungen.

• Zamak 3

Zamak 3 ist aus mehreren Gründen eine der beliebtesten Zinklegierungen für den Druckguss. Dazu gehören:

• Ausgezeichnete Gießbarkeit und dauerhafte Maßhaltigkeit
• Ausgewogenes Verhältnis zwischen physikalischen und mechanischen Eigenschaften
• Hohe Kompatibilität mit unterschiedlichen Oberflächenbehandlungen wie Beschichten, Chromatieren und Lackieren
• Gute Kombination aus Festigkeit und Flexibilität
• Zamak 7

Zamak 7, auch Zinklegierung 7 genannt, ist eine modifizierte Zamak-3-Legierung mit höherer Reinheit und geringerem Magnesiumgehalt als andere Zamak-Legierungen. Ihre Verunreinigungen sind streng begrenzt, was die Gießflexibilität, Fließfähigkeit und Oberflächenqualität verbessert.

Diese Zinklegierung wird für besondere Anwendungen im Beschlagbereich eingesetzt oder wenn Gussteile bei nachfolgenden Montagearbeiten wie Verstemmung und Bördeln stärker umgeformt werden müssen.

• ZA 8

ZA-8 ist eine Zink-Aluminium-Legierung mit einem höheren Aluminiumanteil als andere Mitglieder der Zamak-Familie. Im Vergleich zu anderen ZA-Legierungen ist sie die einzige, die im Warmkammer-Druckguss verarbeitet werden kann.

Darüber hinaus bietet ZA-8 deutlich höhere Härte, Festigkeit und Kriechbeständigkeit. Sie wird vor allem für dekorative Anwendungen verwendet.

• ACuZinc5

Diese Zinklegierung wurde von General Motors erforscht und entwickelt. Sie ist auch als Zink-Kupfer-Aluminium-Legierung bekannt und weist aufgrund ihres niedrigen Aluminium- und hohen Kupfergehalts eine höhere Festigkeit und Härte auf. Zudem verfügt sie über ausgezeichnete Lagereigenschaften und gute Schmierfähigkeit.

ACuZinc5 wird für Teile mit hohen Anforderungen an die strukturelle Festigkeit und für Anwendungen bei hohen Temperaturen verwendet.     

• EZAC

Die EZAC-Legierung bietet eine maximale Kriechbeständigkeit sowie höhere Streckgrenze und Härte als andere Zinklegierungen. Ihre Eigenschaften übertreffen Zamak 2; außerdem ist sie langlebiger als ACuZinc 5.

• ZA 27 – Zink-Aluminium

ZA-27 hat im Vergleich zu anderen ZA-Legierungen den höchsten Aluminiumgehalt, Schmelzpunkt, die größte Festigkeit und Dichte. Die Legierung enthält idealerweise 27 % Aluminium und weist ausgezeichnete Lagereigenschaften auf, sodass für bestimmte Anwendungen Lager direkt in Gussteile integriert werden können.    

Vorteile des Zinkdruckgusses

Zinkdruckguss bietet zahlreiche Vorteile. Zu den wichtigsten gehören:

Einfache Montage

Ein wesentlicher Vorteil des Zinkdruckgusses ist, dass nur wenige Montageschritte erforderlich sind. Das Verfahren fertigt das Zinklegierungsteil üblicherweise als Einheit und macht kostspielige manuelle Montagearbeiten überflüssig.

Hohe Präzision bei dünnen Wänden

Zinkdruckguss ermöglicht Mehrfachkavitäten und komplexe Formen mit engeren Toleranzen als andere Gussverfahren. Außerdem lassen sich große Stückzahlen nahezu identischer, verschleißfester Teile mit hoher Maßhaltigkeit fertigen.

Bessere mechanische Eigenschaften

Zinklegierungen bieten gegenüber anderen Werkstoffen wie Aluminium Vorteile hinsichtlich Härte, Festigkeit, Widerstandsfähigkeit, Zähigkeit und Haltbarkeit. Deshalb werden Zinkgussteile für Anwendungen mit hohen Festigkeitsanforderungen eingesetzt.  

Komplexe Geometrien gießen

Die ausgezeichneten Lager- und Verschleißeigenschaften von Zink ermöglichen den Einsatz als Buchse in beweglichen Konstruktionen. Außerdem lassen sich komplexe Druckgussteile herstellen, da Zink Verbindungen mit anderen Materialien eingehen kann.

Längere Werkzeugstandzeit

Ein weiterer wichtiger Vorteil von Zinkdruckgussformen ist, dass sie um ein Mehrfaches länger halten können als Aluminiumformen. Zinklegierungen haben niedrigere Schmelzpunkte und sind weniger abrasiv. Dadurch werden Formschäden verringert und die Werkzeuglebensdauer erhöht. Die Werkzeugkosten sinken stärker als bei anderen Materialien.

Schnellere Fertigung 

Wie bereits beschrieben, ermöglichen Zinklegierungen eine schnellere Fertigung, da sie bei niedrigen Temperaturen schmelzen und im Hochdruck-Warmkammerverfahren verarbeitet werden. Dadurch verkürzt sich der Zinkdruckgusszyklus und die Produktionsrate steigt.

Das Einspritzen beim Zinkdruckguss ist unkompliziert. Beim Aluminiumdruckguss muss das Aluminium dagegen zunächst in einem separaten Behälter geschmolzen werden. Außerdem erstarrt Zink schnell, wodurch mehr Teile gefertigt und die Gusskosten gesenkt werden können.

Verschiedene Oberflächenbehandlungen

Für Druckgussmaterialien stehen viele Oberflächenbehandlungen zur Verfügung. Zu den gängigen Optionen für Zinkdruckguss gehören:

• Pulverbeschichtung: Diese Oberflächenbehandlung eignet sich aufgrund der großen Farbauswahl für dekorative Zwecke. Zudem erzeugt sie auf den Gussteilen eine gleichmäßige und langlebige Oberfläche.
• Lackieren: Lackierungen erfüllen funktionale und optische Zwecke. Wie die Pulverbeschichtung sind sie in vielen Farben erhältlich und ermöglichen eine praktische Farbgestaltung. Das Lackieren dauert nur kurz und verursacht geringe Fertigungskosten.
• Beschichten: Eine Beschichtung verbessert die funktionalen Eigenschaften des Zinkgussteils, darunter Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Lager und Buchsen überflüssig machen

Die ausgezeichneten Lager- und Verschleißeigenschaften von Zink ermöglichen flexiblere Konstruktionen und senken die Fertigungskosten, da kleine Buchsen und Verschleißeinsätze entfallen.

Gute elektrische und thermische Leitfähigkeit

Zink leitet Wärme und Strom besser als Aluminium. Daher eignet sich Zinkguss für Anwendungen wie Kühlkörper und andere elektrische Komponenten.

Weniger Nachbearbeitung erforderlich

Ein großer Vorteil des Zinkdruckgusses ist der geringe Nachbearbeitungsaufwand. Die engeren Toleranzen machen zusätzliche Bearbeitungsschritte oft überflüssig.   

Nachteile des Zinkdruckgusses

Jedes Verfahren hat auch Nachteile. Beim Zinkdruckguss sind folgende Einschränkungen zu beachten:

Anfällig für Fehler

Der Zinkdruckguss ist ein schneller Prozess mit kurzer Abkühlzeit. Deshalb kann die Gasabfuhr verzögert werden, wodurch folgende Fehler entstehen:

• Blasen: Dabei handelt es sich um dünne Schichten, die sich auf der Oberfläche von Zinkgussteilen bilden.
• Risse: Sie entstehen, wenn das Zink während der Erstarrung nicht genügend Festigkeit besitzt, um der Zugkraft standzuhalten.
• Auswölbungen: Das sind Erweiterungen am Zinkgussteil, die an der senkrechten Seite einen glatten Wulst bilden.
• Versatz oder Verschiebung: Dabei verschiebt sich Metall horizontal, weil sich Ober- und Unterteil der Form verformen.
• Einschlüsse: Sie entstehen, wenn Sandpartikel mit geschmolzenem Metall verschmelzen.
• Lunker: Lunker entstehen, wenn eine unzureichende Entlüftung dazu führt, dass das Metall im flüssigen Zustand nicht genügend Gas halten kann.
• Verzug: Dadurch ändern sich die Abmessungen des fertigen Teils. Der Fehler kann während oder nach dem Erstarren auftreten.
• Sandabfall: Dabei fallen Sandstücke in das Gussteil, solange sich das Metall noch im flüssigen Zustand befindet.

Schwere Teile

Zinkdruckguss führt zu deutlich schwereren Teilen als andere Metalle wie Aluminium und Magnesium. Deshalb eignet er sich nicht für Leichtbauanwendungen, etwa in der Luft- und Raumfahrt.  

Nicht für Kleinserien geeignet

Zinkdruckguss erfordert hohe Anfangsinvestitionen. Daher eignet er sich vor allem für die Massenfertigung von Teilen und ist für Kleinserien ungeeignet.

Anwendungen von Zinkdruckgussteilen

Zinkdruckgussteile kommen in vielen Branchen zum Einsatz, darunter:

Automobilindustrie

Aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Härte, komplexen Geometrien, guten Oberflächenqualität, engen Maßtoleranzen und Korrosionsbeständigkeit werden Zinkdruckgussteile in der Automobilindustrie unter anderem für folgende Komponenten verwendet:

• Rückspiegel
• Gehäuse
• Fahrwerksteile
• Komponenten für Nutzer- und Fahrzeugsicherheit wie Riemenscheiben und Zahnräder
• Getriebekomponenten
• Schiebedächer und Scheibenwischer
• Halterungen
• Lager
• Lenkung
• Bremskomponenten

Dies sind nur einige der Druckgusskomponenten, die in der Automobilindustrie verwendet werden.  

Elektronik

Zinkdruckguss bietet zahlreiche Vorteile für elektronische Anwendungen. Besonders wichtig ist, dass sich dünne Wände und komplexe Formen gießen lassen. Wie bereits beschrieben, sind Zinklegierungen härter als andere Druckgussmetalle.

Außerdem schirmt eine Zinklegierung elektromagnetische Einflüsse hervorragend ab und dämpft Vibrationen. Das schützt interne elektrische Komponenten.

Haushaltsgeräte

Zinkdruckguss gehört zu den besten Druckgussverfahren für Haushaltsgeräte. Dank der guten Oberflächenqualität, Maßhaltigkeit und Festigkeit wird Zink für Türschlösser, Mixer, Riemen, Handrührgeräte, Schuhschnallen, Griffe, Schlüsselanhänger und weitere Haushaltsprodukte verwendet.

Maschinenbau

Eine weitere wichtige Anwendung des Zinkdruckgusses ist der Maschinenbau. Gegossene Zinkteile werden in dieser Branche zur Herstellung von Motorkomponenten eingesetzt.  

Fazit

Der Druckguss von Zinklegierungen gehört zu den beliebtesten Gussverfahren. Gegenüber anderen Metallgussverfahren bietet er mehrere Vorteile, darunter das einfache und direkte Einspritzen. Bevor Sie mit der Fertigung beginnen, sollten Sie jedoch die verschiedenen Verfahren, Legierungen, Anwendungen sowie Vor- und Nachteile kennen.

Für optimale Ergebnisse sollten Sie erfahrene und zuverlässige Fachleute wie Moldie beauftragen. Wir bieten hochwertigen kundenspezifischen Zinkdruckguss zu günstigen Preisen.

Häufig gestellte Fragen

Wie fest sind Zinkdruckgussteile?

Zinkdruckgussteile sind sehr fest. Ihre Zugfestigkeit ist höher als die der meisten gängigen Nichteisenlegierungen im Druckguss. Beispielsweise sind Zinkdruckgusslegierungen etwa 2,5-mal fester als Aluminium.

Rosten Zinkdruckgussteile?

Nein. Zinkgussteile sind sehr korrosionsbeständig. Bei Kontakt mit Luft und Feuchtigkeit reagiert Zink mit Sauerstoff und bildet eine dünne Oxidschicht. Diese reagiert anschließend mit Feuchtigkeit zu Zinkhydroxid. Deshalb rosten Zinkdruckgussteile auch in korrosiven Umgebungen nicht.

Wenn sich auf der Zinkoberfläche noch keine vollständige Schutzschicht gebildet hat, kann jedoch Weißrost auftreten. Er entsteht bei Sauerstoffmangel an der Zinkoberfläche und erscheint als pulverige Schicht.

Kann man Zinkdruckgussteile schweißen? 

Nein. Zinkdruckgussteile lassen sich wegen ihres niedrigen Schmelzpunkts nur schwer schweißen. Mit Werkstoffen wie Super Alloy 1 kann das Gussteil jedoch gelötet werden.