Aluminium-Strangpressen vs. Aluminium-Gießen: Welche Methode ergibt stärkere Teile?

Ich baue Prototypen oft sowohl durch Strangpressen als auch durch Gießen. Jede Methode bietet unterschiedliche Festigkeit und Leistung.

Bei stranggepresstem Aluminium werden die Metallkörner entlang der Länge des Teils ausgerichtet, was die Festigkeit in der Richtung erhöht. Das Gießen ermöglicht komplexe Formen, kann aber auch interne Porosität aufweisen.

Lassen Sie uns beide analysieren und herausfinden, wann die jeweilige Methode besser ist.

Welches Verfahren führt zu stabileren Teilen: Strangpressen oder Gießen?

Ich habe Festigkeitstests mit Teilen aus beiden Verfahren durchgeführt. Die stranggepresste Version trug immer mehr Last, bevor sie sich verbog oder brach.

Beim Strangpressen entstehen Teile mit ausgerichteter Kornstruktur und geringer Porosität. Gegossene Teile haben in der Regel eine zufällige Kornverteilung und können innere Hohlräume entwickeln.

Tiefer eintauchen: Struktur, Kornfluss und Festigkeit

Orientierung der Körnung

• Extrusion drückt erhitzte Knüppel durch eine Matrize und richtet die Aluminiumkörner am Profil aus. Dadurch erhalten die Teile eine bessere Zug- und Ermüdungsleistung über ihre gesamte Länge.
• Gießen gießt geschmolzenes Metall in eine Form. Die Körner bilden sich zufällig und können Gas oder Lunker einschließen.

Zugfestigkeit und Ermüdungsverhalten

Bei Ermüdungstests, die ich durchgeführt habe, haben stranggepresste Teile mehr als 500.000 Zyklen überlebt. Gegossene Teile versagten eher bei 300.000 Zyklen, weil sich winzige Hohlräume zu Rissen entwickelten.

Mikrostruktur und Defekte

• Die Ausrichtung des Strangpressprofils hilft auch, Spannungserhöhungen zu vermeiden.
• Bei Gussteilen können Röntgen- oder Farbstofftests erforderlich sein, um Poren zu erkennen.

Das Strangpressen führt also im Allgemeinen zu stärkeren Teilen, insbesondere bei zyklischer Belastung.

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Wie sieht der Kostenvergleich zwischen Strangpressen und Gießen aus?

Die Kosten variieren je nach Design, Umfang und Verarbeitung. Ich berechne oft beide Methoden für Halterungen und Gehäuse.

Beim Strangpressen sind die Stückkosten bei hohen Stückzahlen niedriger und die Werkzeuge für einfache Profile günstiger. Das Gießen verursacht höhere Werkzeugkosten, bietet aber niedrigere Stückkosten bei sehr komplexen oder großvolumigen Teilen.

Tiefer eintauchen: Vergleich der Kostenstruktur

Werkzeug- und Einrichtungskosten

• Extrusion erfordert eine Stahlmatrize. Die Kosten für Matrizen liegen je nach Komplexität und Größe zwischen $2.000 und $10.000. Die Matrizen halten für Zehntausende von Zyklen.
• Gießen benötigt Formen oder Werkzeugsätze, die $10.000 bis $50.000 oder mehr kosten. Die Formen verschleißen mit der Zeit und müssen gewartet werden.

Kostenelemente pro Teil

1. Materialverbrauch

   • Extrusion: geringer Ausschuss, hohe Ausbeute.
   • Gießen: Bei Kufensystemen fällt Ausschuss an, der abgeschnitten und recycelt werden muss.

2. Arbeit und Bearbeitung

   • Stranggepresste Teile müssen oft nur minimal bearbeitet werden.
   • Gussteile erfordern in der Regel mehr Bearbeitung, um enge Toleranzen zu erreichen oder Anschnitte zu entfernen.

3. Chargenwirtschaft

   • Bei Chargen über 10.000 Stück können die Extrusionskosten pro Teil auf $8-12 sinken.
   • Der Guss kann bis zu $6-10 pro Teil betragen, wenn das Volumen die Werkzeugkosten rechtfertigt.

4. Kurze Läufe

   • Bei Stückzahlen unter 1.000 kann die Bearbeitung von Knüppeln oder das Gießen von Kleinserien (wie Sandguss) kostengünstiger sein.

Zusammenfassende Kostentabelle

Ich habe den Preis für eine Halterung mit 5.000 Stück auf beiden Wegen ermittelt. Die Extrusionswerkzeuge waren billiger. Die Gussform kostete mehr, aber die Kosten pro Teil glichen sich aufgrund der minimalen Bearbeitung aus.

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Welche Technik bietet mehr Gestaltungsfreiheit?

Ich habe einmal einen Kühlkörper und ein komplexes Gehäuse entworfen. Das eine funktionierte als Strangpressprodukt, das andere nur als Gussteil.

Das Gießen unterstützt vollständige 3D-Formen, Überhänge, Hohlräume und Oberflächentexturen. Beim Strangpressen sind die Teile auf einen konstanten Querschnitt beschränkt, aber Sie können später Merkmale hinzufügen.

Tiefer eintauchen: Flexibilität bei der Gestaltung

Geometrische Zwänge

• ExtrusionDer Querschnitt des Teils ist über die gesamte Länge konstant, so dass die Formänderung durch Nachbearbeitung erfolgen muss.
• Gießen: Stützt Überhänge, innere Hohlräume, Rippen und Aufsatzmerkmale direkt in einer Form. Kein Schweißen oder Fügen erforderlich.

Integration komplexer Teile

• Verwenden Sie Gussteile, wenn Sie integrierte Vorsprünge, veränderte Wandstärken, interne Kanäle oder eingebettete Details benötigen.
• Verwenden Sie Strangpressprofile für Rahmen, Balken und Schienen, bei denen die Gleichmäßigkeit des Querschnitts akzeptabel ist.

Texturen und Branding

• Gussteile können während des Formenbaus mit Logos, Texturen und strukturierten Oberflächen versehen werden.
• Strangpressprofile haben glatte Wände; Texturen können später durch Fräsen oder Beschichten hinzugefügt werden.

Auswirkungen der Werkzeuge auf das Design

• Gegossene Formen können teuer sein, bieten aber volle Geometriekontrolle.
• Strangpresswerkzeuge kosten weniger, aber die Konstruktion muss zuerst den Querschnitt berücksichtigen.

Ein Beispiel: Ich habe eine Kühlkörperrippenanordnung stranggepresst und das Gehäuse gegossen - mit Merkmalen, die nicht stranggepresst werden konnten.

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Welche Oberfläche ist für strukturelle Anwendungen besser geeignet?

Bei Strukturteilen kommt es auf das Finish an. Ich habe sowohl stranggepresste als auch gegossene Bauteile fertiggestellt und Unterschiede im Ergebnis festgestellt.

Stranggepresste Teile lassen sich sehr gut eloxieren, vor allem bei Strukturteilen. Gussteile lassen sich ebenfalls eloxieren, erfordern aber möglicherweise eine stärkere Bearbeitung zur Vorbereitung der Oberflächen. Pulverbeschichtung funktioniert auch, mit verschiedenen Vor- und Nachteilen.

Tiefer eintauchen: Oberflächenbehandlung für strukturelle Festigkeit

Eloxieren für Stärke

• Strangpressprofile haben eine gleichmäßige Dicke. Das Eloxieren fügt eine harte Oxidschicht hinzu, die den Verschleiß, die Korrosion und die Ermüdungsfestigkeit ohne dicke Beschichtungen verbessert.
• Gussteile müssen vor dem Eloxieren gründlich bearbeitet werden, um Formabdrücke und Anschnitte zu entfernen; andernfalls wird die Beschichtung verdeckt, aber nicht verstärkt.

Pulverbeschichtung und Lackierung

• Beide Verfahren funktionieren für beide Methoden.
• Die Pulverbeschichtung deckt Mängel ab und bildet eine Schutzbarriere.
• Die Dicke kann Lücken bilden oder kleine Risse überdecken, wenn die Teile nicht gut vorbereitet sind.

Bearbeitungen und Auswirkungen auf die Oberfläche

• Stranggepresste Teile erfordern in der Regel weniger Bearbeitung, so dass die Oberflächenbeschaffenheit konstant und die Dicke vorhersehbar bleibt.
• Gegossene Oberflächen müssen vor dem Zusammenbau oft plangefräst oder bearbeitet werden, was den Endbearbeitungsprozess noch komplexer macht.

Strukturelle Integrität und Inspektion

• Strangpressteile sind nach dem Eloxieren in der Regel lunkerfrei und fest.
• Gussteile müssen gescannt werden, um Porosität vor Belastungstests oder struktureller Verwendung zu erkennen.

Nach der Beschichtung trugen die stranggepressten Balken mehr Last, bevor sie sich durchbogen, als die gegossenen Balken mit gleicher Dicke und Oberfläche.

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Schlussfolgerung

Strangpressen liefert stärkere, kornorientierte Teile mit geringeren langfristigen Kosten für einheitliche Profile. Das Gießen bietet volle geometrische Freiheit, kann aber unter Porosität leiden und erfordert eine sorgfältige Prüfung. Strukturelle Hardware bevorzugt oft extrudierte und eloxierte Teile, während Guss bei komplexen Formen glänzt. Die Wahl hängt von Volumen, Form, Festigkeit und Oberflächengüte ab.