Durch Gießen hergestellte Automobilteile: Material- und Verfahrensauswahl

Das moderne Automobil ist eine hochentwickelte Maschine, die aus Tausenden von Einzelteilen besteht, die ihren eigenen Zweck erfüllen und für Sicherheit, Leistung und Zuverlässigkeit sorgen. Das Gießen ist eines der verschiedenen Herstellungsverfahren, die in der Automobilindustrie eingesetzt werden. Das Gießen ist heute ein irreversibles Verfahren, bei dem wichtige Teile eines Fahrzeugs durch die Formung von geschmolzenem Metall zu extrem detaillierten und starken Teilen geformt werden. Die Motoren, Getriebe und Bremssysteme der meisten Fahrzeuge gehören zu den wichtigsten Systemen, die im Gussverfahren hergestellt werden. Wenn Designer und Konstrukteure über Effizienz, Haltbarkeit und Kosteneffizienz in der Produktion diskutieren, steht das Gießen von Autoteilen oft im Mittelpunkt der Debatte.

Die Kunst des Gießens ist nicht neu; sie wurde bereits vor Tausenden von Jahren erfunden. Ihre Anwendung in der Automobilindustrie hat jedoch einen revolutionären Wandel erfahren, um Hightech-Technologien und die neuesten Legierungen zu nutzen, die den hohen Anforderungen des modernen Automobils gerecht werden können. Der Guss hat dazu beigetragen, dass Autos mit leichten, zähen Motorblöcken aus Aluminium und widerstandsfähigen Bremskomponenten aus Gusseisen zu relativ geringen Kosten einen hohen Leistungsstandard halten können.

Der Artikel gibt einen Überblick über die Geschichte der Automobilguss Teile, Prozesse, Vorteile und Zukunftstrends von Automobilgussteilen und zeigen die Gründe auf, warum Automobilgussteile nach wie vor eine tragende Säule in der Automobilherstellung sind.

Geschichte des Gießens

Eigentlich war es das Aluminiumgussverfahren, das Mitte des 20. Jahrhunderts in die Sphäre eindrang. Der Guss wird seit dem späten 19. und frühen 20. Jahrhundert in Fahrzeugen eingesetzt, als das Automobil entwickelt wurde, um die Pferdekutsche zu ersetzen. Die frühen Motoren erforderten leistungsstarke, aber preiswerte Teile, und der Guss war der richtige Weg. Eine der ersten Methoden zur Herstellung von Motorblöcken, Kurbelwellen und Gehäusen war der Eisenguss.

Mit dem Aufschwung der Automobilindustrie wurden auch die Gießtechniken weiterentwickelt. Die Automobilhersteller lernten, dass sie durch leichtere Motoren und Strukturteile die Kraftstoffeffizienz erhöhen konnten, ohne die Lebensdauer der Fahrzeuge zu verkürzen. Gussteile werden je nach Anwendung und Bedeutung für verschiedene Fahrzeugsysteme verwendet. Schließlich spielen Gussteile für Kraftfahrzeuge eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung von Festigkeit, Genauigkeit und Kosteneffizienz, um die Kosten zu senken, weshalb Kraftfahrzeugteile die Giganten der Automobilindustrie sind.

Was sind Automobilgussteile?

Autogussteile können als Teile eines Fahrzeugs definiert werden, die durch Gießen von geschmolzenem Metall in eine Form hergestellt werden, wobei das geschmolzene Metall in der gewünschten Form aushärtet. Dies hat die Herstellung von robusten, stabilen und komplizierten Komponenten ermöglicht, die in Automobilen verwendet werden, einschließlich Motorblöcken, Zylinderköpfen, Getriebegehäusen, Bremstrommeln und Rädern.

Sie sind sehr beliebt, da sie Gießereiangebote sind:

• Flexibilität bei der Gestaltung - Es können detaillierte Geometrien erstellt werden.
• Macht und Widerstandsfähigkeit - Metalle sind resistent gegen starke Belastungen und Hitze.
• Kosteneffizienz - Am besten mit Massenproduktion.
• Vielseitigkeit der Materialien - Er kann aus Aluminium, Eisen, Stahl oder Magnesium hergestellt werden.

Bei einem Motorblock gibt es verschiedene Kammern und Kühlmittelkanäle mit Gewindeöffnungen, die korrekt gegossen werden können.

Was ist Casting?

Das Gießen ist ein Fertigungsverfahren, bei dem geschmolzenes Metall in eine Form gegossen wird und in der Form abkühlen kann. Nach dem Abkühlen wird das Gussteil entnommen, bearbeitet (sofern erforderlich) und in das fertige Produkt eingepasst. Es ist ein Verfahren, bei dem sowohl stabile als auch geometrisch komplexe Teile hergestellt werden können.

Der Grund, warum Automobilhersteller gerne auf das Gießen zurückgreifen, ist, dass sie große Mengen komplizierter Teile in einheitlicher Qualität herstellen können. Die richtige Schmelztemperatur sollte auch eingehalten werden, um Defekte wie Porosität oder Unterfüllung zu beseitigen

Wir sprechen hier nicht nur über strukturell wichtige Teile von Automobilen, sondern auch über solche, die unter harten Bedingungen wie hohen Temperaturen, Druck und ständigem Verschleiß präzise und dauerhaft sein müssen.

Prozess des Gießens von Kraftfahrzeugteilen

In der Großserienproduktion werden auch Maschinen oder Hochdrucksysteme automatisiert, um ein hohes Maß an Genauigkeit und Konsistenz zu gewährleisten.

1. Mustererstellung

Am Anfang steht die Herstellung eines Modells, einer Nachbildung des fertigen Teils. Die Modelle werden in der Regel aus Holz, Metall oder Kunststoff hergestellt. Sie bestimmen auch die genaue Form und Größe des Formhohlraums, in den das geschmolzene Metall gegossen wird.

2. Vorbereitung der Form

Sand, Metall oder keramische Materialien werden zur Herstellung einer Form verwendet. Die beiden Hälften der Form bilden den Hohlraum, in dem das Teil geformt wird. Es können auch Hohlräume in die Form eingebracht werden, wie z. B. interne Durchgänge in einem Motorblock.

3. Das Schmelzen des Metalls

In einem Ofen wird das ausgewählte Metall oder die Legierung (Gusseisen, Aluminium oder Magnesium) bei kontrollierter Temperatur geschmolzen. Dies dient dazu, Hochleistungsanwendungen wie Motoren oder Getriebe mechanische Eigenschaften zu verleihen.

4. Gießen

Wenn das Metall geschmolzen ist, wird es in die Form gefüllt. Beim Bohren, Fräsen und Drehen werden die richtigen Maße und Oberflächenbehandlungen sichergestellt.

5. Erstarrung und Abkühlung

Das erwärmte Material kühlt ab und härtet in der Form aus, wobei es die Form der Form annimmt. Das Teil sollte keine Schrumpfungsfehler oder Risse aufgrund unkontrollierter Abkühlungsraten aufweisen.

6. Entfernung von Schimmel

Beim Erstarren wird die Form gebrochen (beim Sandguss) oder die Form geöffnet (beim Kokillen- und Druckguss). Anschließend wird ein Rohgussstück entnommen und als Gussrohling weiterverarbeitet.

7. Fettung und Reinigung

Unnötiges Material, einschließlich Angüsse, Speiser oder Grate, wird entfernt. Das Gussteil kann kugelgestrahlt oder geschliffen werden, um die Oberfläche zu säubern und die Bearbeitung zu erleichtern.

8. Wärmebehandlung (falls erforderlich)

Gussteile können wärmebehandelt werden, um ihre Festigkeit, Härte oder Zähigkeit zu erhöhen. Sandguss - Sandguss ist eines der ältesten und gängigsten Verfahren, bei dem eine Sandform in eine kompliziertere Form gegossen wird.

9. Bearbeitung und Veredelung

Obwohl durch das Gießen endkonturnahe Formen entstehen, müssen viele Autoteile für ihre Präzision maschinell bearbeitet werden. Es wird für den Motorblock, den Zylinderkopf und den Krümmer verwendet.

10. Inspektion und Prüfung

Abschließend wird das Gussteil einer Qualitätskontrolle unterzogen. Zerstörungsfreie Prüfungen (NDT), Maßprüfungen und Materialprüfungen werden durchgeführt, um sicherzustellen, dass das Teil den Industriestandards entspricht, bevor es in ein Fahrzeug eingebaut wird.

Arten von Gussverfahren im Automobilbau

Es gibt verschiedene Gussverfahren, die im Automobilbau eingesetzt werden.

• Druckguss - Bei dieser Technik wird geschmolzenes Metall mit großem Druck in eine Stahlform gepresst, um Teile mit glatter Oberfläche und ohne Maßfehler herzustellen. Druckguss wird häufig zur Herstellung leichter Aluminium- und Magnesiumteile verwendet.
• Feinguss - Feinguss ist auch als Wachsausschmelzverfahren bekannt und kann bei kleineren Bauteilen wie Zahnrädern, Klammern usw. sehr genau sein.
• Schleuderguss - Dies wird vor allem bei zylindrischen Bauteilen wie Buchsen und Hülsen angewandt, und das Ergebnis ist ein dichtes und fehlerfreies Teil.
• Kokillengießen - Enthält wiederverwendbare Formen, die eine bessere Genauigkeit als Sandguss bieten, aber weniger teuer sind als Druckguss.

Die Automobilhersteller wählen das Gießverfahren in Abhängigkeit von Material, Design, Leistungsanforderungen und Produktionsvolumen.

Gusswerkstoffe Automobile

Gusseisen

Die Verwendung von Gusseisen ist eines der traditionellsten und häufigsten Materialien im Automobilguss. Es hat gute Verschleißeigenschaften, eine hohe Festigkeit und kann hohen Temperaturen standhalten. Es wird unter anderem für Zylinderköpfe, Getriebegehäuse und Räder verwendet.

Aluminium-Legierungen

Aluminiumlegierungen sind auch in der Automobilindustrie gefragt, da sie leicht und korrosionsbeständig sind. Stahllegierungen sind in der Regel zäh und stark genug, um in stark beanspruchten und belasteten Bauteilen verwendet zu werden. Dies wird bei Standardgetrieben, Kurbelwellen und Aufhängungsteilen verwendet.

Stahl-Legierungen

Sie bieten ein hervorragendes Verhältnis zwischen Gewicht und Kraft und können daher als Getriebegehäuse, Lenkräder und Armaturenbrettstützen verwendet werden. Stahl ist schwerer als Aluminium, bleibt aber auch unter schwierigen Bedingungen sehr zuverlässig. Kupferlegierungen wie Bronze und Messing werden nicht häufig verwendet, sind aber sehr verschleiß- und korrosionsbeständig.

Magnesium-Legierungen

Magnesiumlegierungen wiegen sogar weniger als Aluminium und werden auch in modernen Autos immer beliebter, bei denen Gewichtseinsparungen ein wichtiges Anliegen sind. Sie werden hauptsächlich in kleineren Präzisionsprodukten wie Lagern, Buchsen und Beschlägen verwendet, bei denen eine lange Lebensdauer erforderlich ist.

Kupfer-Legierungen

Kupferlegierungen wie Bronze und Messing werden nicht häufig verwendet, sind aber sehr verschleiß- und korrosionsbeständig. Sie werden meist für kleinere Präzisionsprodukte wie Lager, Buchsen und Armaturen verwendet, bei denen eine lange Lebensdauer erforderlich ist.

Die Hersteller betonen häufig, dass die aus diesen Werkstoffen hergestellten Gussteile den härtesten mechanischen Beanspruchungen standhalten können und recht preiswert sind.

Im Folgenden finden Sie eine Vergleichstabelle der Werkstoffe für Automobilgussteile:

Cast Major Auto Parts

Der Guss ist ein entscheidender Aspekt bei der Herstellung zahlreicher kritischer Autoteile, die sehr wichtig sind. Einige der kritischsten sind:

Motorblöcke

• Eine der am weitesten verbreiteten Gussanwendungen.
• In der Regel Gusseisen oder Aluminiumlegierungen.
• Sie sollten hoher Hitze, Druck und Vibration standhalten.

Zylinderköpfe

• Normalerweise werden sie aus Aluminium gegossen, um sie leichter zu machen.
• Einlass- und Auslassventile, Zündkerzen und Kühlmittelkanäle.

Getriebegehäuse

• Es bestand aus leichten und starken Legierungen aus Aluminium oder Magnesium.
• Schirmen Sie die Zahnräder und Wellen im Getriebe ab und schützen Sie sie.

Bremstrommeln und Bremsscheiben

• Häufig aus Eisen, weil es hitzebeständig und langlebig ist.
• Von größter Bedeutung für die Fahrzeugsicherheit sind hohe Reibungen und Temperaturen.
• Ansaugkrümmer (IM) und Auspuffkrümmer (EM).
• Sandguss wegen der Komplexität ihrer Formen.
• Ausbreitung des Luftstroms oder der Abgase innerhalb des Motorsystems.

Komponenten der Aufhängung

• Querlenker, Halterungen und andere Teile werden normalerweise gegossen, damit sie stabil und zuverlässig sind.
• Er muss ständig dem Druck der Straße ausgesetzt sein.

Räder (Leichtmetallfelgen)

• In der Regel aus Aluminium gegossen.
• Stärke, Schönheit und ein geringeres Gesamtgewicht.
• Kurbelwellen und Nockenwellen (bei bestimmten Modellen)
• Kann vor der maschinellen Bearbeitung gegossen werden.
• Präzision und Härte der Anforderungen an Motoren und die Kraftübertragung.

All diese Beispiele zeigen, wie sehr die Automobilindustrie auf Gussteile angewiesen ist, um Leistung und Haltbarkeit zu gewährleisten.

Lebensfähigkeit und Zuverlässigkeit

Die Hersteller bevorzugen das Gießen gegenüber anderen Herstellungsverfahren aus mehreren Gründen:

Flexibilität bei der Gestaltung

Mit dem Gießverfahren lassen sich Automobilteile mit komplexen Formen und feinen Details herstellen. Andere Merkmale wie dünne Wände, innere Hohlräume und komplexe Durchgänge können direkt in der Form hergestellt werden, was zusätzliche Bearbeitungen minimiert und Produktionszeit spart.

Stärke und Langlebigkeit

Gussteile für Kraftfahrzeuge sind leistungsstark und langlebig. Erhebliche Zähigkeit - Gusseisen, Aluminium und Stahl sind zäh genug, um großer Hitze, schweren Lasten und ständigen Vibrationen standzuhalten. Dies ist in der Automobilindustrie erforderlich, und alle Automobilteile sind von standardmäßiger und sicherer Qualität.

Kosten-Wirksamkeit

Nach der Herstellung einer Form können dann Tausende von gleichen Teilen zu relativ geringen Kosten gegossen werden. Dies macht es zu einer der kostengünstigsten Möglichkeiten, große Mengen von Automobilteilen in einer Charge zu produzieren.

Leichte Optionen

Auch Leichtmetalllegierungen wie Magnesium und Aluminium werden durch Gießen unterstützt. Diese Werkstoffe verringern das Gesamtgewicht von Fahrzeugen, verbessern die Kraftstoffeffizienz und senken die Emissionen, ohne die strukturelle Festigkeit zu beeinträchtigen.

Vielseitigkeit der Materialien

Es können viele verschiedene Metalle gegossen werden. Je nach Verwendungszweck des Teils (hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, geringes Gewicht) können die Automobilhersteller die am besten geeignete Legierung auswählen.

Die Smallcasting-Technologie heute

Bei modernen Gießtechniken sind die Ergebnisse innerhalb einer Charge von Teilen reproduzierbar. Die Hersteller versuchen krampfhaft, diese Einschränkungen durch die Anwendung besserer Techniken wie Vakuumguss und Computersimulationen zu beseitigen.

Nach Ansicht der Automobilwissenschaftler sind die Gussteile oft stabiler und preiswerter, weshalb sie die einzige praktikable Lösung darstellen.

Nachteile und Probleme des Gießens

Es gibt auch Probleme mit dem Gießen, obwohl sie nicht so vorteilhaft sind:

Defekte in Gussteilen

Die Gussfehler sind eines der größten Probleme beim Gießen. Das fertige Bauteil kann durch Probleme wie Porosität, Risse, Lunker und Einschlüsse geschwächt werden. Diese Fehler können zusätzliche Prüfungen und Qualitätskontrollen erforderlich machen, um die Sicherheit des Bauteils zu gewährleisten.

Notwendigkeit der maschinellen Bearbeitung

Trotz der nahezu perfekten Formen, die durch das Gießen erzeugt werden, müssen die meisten Komponenten noch bearbeitet werden, um präzise zu werden. Lagersitze, Schraubenlöcher und Dichtungsbereiche sollten mit einer engen Toleranz bearbeitet werden. Diese zusätzliche Maßnahme erhöht den Zeit- und Kostenaufwand für die Produktion.

Materielle Beschränkungen

Nicht jedes Metall ist sehr gut zum Gießen geeignet. Andere Legierungen sind schwer zu gießen, neigen zu Rissen oder bieten nicht die gewünschte Festigkeit. Dies schränkt die Auswahl der Werkstoffe bei einigen Automobilteilen ein und zwingt die Hersteller sogar dazu, andere Wege zu suchen.

Hoher Energieverbrauch

Außerdem ist das Gießen ein Hochtemperaturverfahren, das beim Schmelzen der Metalle viel Energie verbraucht. Dies macht den Gießprozess im Vergleich zu anderen Produktionsverfahren energieintensiv, was ein Kosten- und Umweltproblem darstellt.

Umweltaspekte

Neben dem Energieverbrauch entstehen beim Gießen auch Abfälle wie Altsand, Schlacke und Emissionen aus dem Schmelzofen. Der Umgang mit diesen Nebenprodukten ist umso schwieriger, als die Automobilhersteller zu umweltfreundlicheren Herstellungsverfahren übergehen.

Gießereitechnik heute

Die Gusstechnologie ist darauf ausgelegt, den Anforderungen von Elektroautos und Nachhaltigkeit gerecht zu werden:

• Automatisierte Gießsysteme - sparen Streuverluste und erhöhen die Präzision.
• 3D-Druck von Formen - Schnellere Entwicklung von Prototypen.
• Hochleistungslegierungen - Sie sind stabiler und wiegen weniger als die herkömmlichen.
• EV-Integration - EVs Große einteilige Aluminiumgussteile (gelegentlich auch als Giga-Casting bezeichnet) werden derzeit für die Herstellung des Fahrgestells von Elektrofahrzeugen verwendet.

Die Innovatoren weisen darauf hin, dass sich die im Gießverfahren hergestellten Automobilteile mit der neuen Fahrzeuggeneration verändern.

Technischer Vergleich der im Automobilguss verwendeten Materialien

Eine eher technische Tabelle der im Automobilguss verwendeten Materialien, hier ist eine erweiterte Version mit den wichtigsten technischen Eigenschaften, Vorteilen und Verwendungsmöglichkeiten:

Es handelt sich um ein technisches Dokument mit den numerischen Eigenschaften (Dichte, Zugfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit), Vorteilen und Anwendungen.

Umweltbezogene Überlegungen

Die Automobilindustrie hat ein Interesse an Nachhaltigkeit entwickelt. Das Gießen ist ein energieaufwändiger Prozess, doch durch Recycling und verbesserte Schmelztechniken werden die Auswirkungen auf die Umwelt minimiert. Die Energiemenge, die für das Recycling von Aluminium (z. B. recyceltes Metall) verwendet wird, ist viel geringer als die für die Herstellung von neuem Metall.

Ziel der grünen Produktion ist es, dass die so genannten Automobilgussteile nicht nur langlebig, sondern auch umweltfreundlich werden.

Zukünftiger Ausblick

Die Zukunft des Automobilgusses sieht gut aus. Elektrofahrzeuge sind auf dem Vormarsch, was bedeutet, dass leichte, aber leistungsstarke Teile mehr denn je benötigt werden. Die Verwendung von großen Aluminiumguss Teile ist die Minimierung der Anzahl von Teilen bei der Herstellung von Fahrzeugbaugruppen und deren schnellere und kostengünstigere Produktion.

Auch hier wird das Wachstum von den Schwellenländern getrieben, weil die erschwinglichen und langlebigen Fertigungstechniken benötigt werden, um Fahrzeuge in großen Stückzahlen zu produzieren.

Schlussfolgerung

Seit der Einführung der Automobilindustrie war der Guss der wichtigste Industriezweig im Automobilbau und ist es auch heute noch. Ohne Gussteile (Motorblöcke, Aufhängungsteile usw.) wäre die Automobilwelt nicht das, was sie heute ist. Mit modernen Innovationen, nachhaltigen Praktiken und der Einbeziehung in die Produktion von Elektrofahrzeugen wird das Gießen auch in Zukunft eines der wichtigsten Verfahren in der Automobilindustrie bleiben.

Kurz gesagt, die Abhängigkeit von Automobilteilen, die im Gussverfahren hergestellt werden, kann auch zeigen, dass ein bewährtes Verfahren in der Lage ist, sich an die Anforderungen des neuen Jahrhunderts und seine Herausforderungen anzupassen. Ebenso machen die Kraft, die Wirtschaftlichkeit und die Vielseitigkeit der so genannten Automobilgussteile sie zu einer Legende des heutigen und zukünftigen Verkehrs.

FAQs

1. Was sind gegossene Autoteile?

Autoteile aus Guss sind Elemente, die durch Gießen von flüssigem Metall in eine Form hergestellt werden, die dann aushärtet und die gewünschte Form annimmt. Es wird in großem Umfang zur Herstellung von Motorblöcken, Zylinderköpfen, Getriebegehäusen, Bremsteilen und Rädern verwendet.

2. Was ist also so wichtig am Guss in der Welt des Automobils?

Einer der Gründe für die Bedeutung des Gießens ist, dass es die Herstellung komplexer und langlebiger Teile in großen Mengen zu vergleichsweise geringen Kosten ermöglicht. Außerdem ist es flexibel in der Konstruktion, ermöglicht die Verwendung leichter Legierungen und sorgt für Gleichmäßigkeit bei großen Produktionsmengen.

3. Was sind die typischen Werkstoffe für Automobilgussteile?

Die beliebtesten sind Gusseisen, Aluminiumlegierungen, Stahllegierungen, Magnesiumlegierungen und Kupferlegierungen. Jedes Material wird nach der Leistung des Bauteils ausgewählt, wie Festigkeit, Gewicht oder Verschleiß und Hitzebeständigkeit.

4. Was sind die Vorteile des Gießens von Autoteilen?

Zu den Vorteilen des Gießens gehören die Gestaltungsfreiheit, die niedrigen Kosten, die hohe Festigkeit und Haltbarkeit, die Verwendung leichter Legierungen und die gleichbleibende Qualität bei der Großserienfertigung. Dies hat es zu einem beliebten Verfahren für die Herstellung wichtiger Teile des Automobils gemacht.

5. Was sind die wichtigsten Probleme oder Einschränkungen beim Casting im Auto?

Gussfehler (Porosität oder Risse), zusätzliche Bearbeitungen zur Erzielung von Genauigkeit, Beschränkungen des Materials, hoher Energieverbrauch und Umweltprobleme durch Emissionen und Abfallprodukte sind die größten Herausforderungen.