Kokillenguss

Metall, per Schwerkraft in eine wiederverwendbare Stahlform gegossen

Beim Kokillenguss wird geschmolzenes Metall, meist per Schwerkraft, in eine Form aus Stahl oder Gusseisen gegossen, die tausende Male geöffnet und wiederverwendet wird. Autokolben und viele Aluminiumräder und Zylinderköpfe entstehen so. Es liegt zwischen Sandguss und Druckguss: bessere Teile als Sand, viel günstigere Werkzeuge als Druckguss.

Foto: U.S. National Archives, Public domain, via Wikimedia Commons

Kokillenguss · beschichten, gießen, öffnenDie drei Bilder von links nach rechts lesen; die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

So funktioniert es

Die Form beschichten und vorwärmen. Die zwei Stahlhälften werden mit einer dünnen Keramikschicht besprüht, die sie schützt und das Abkühlen verlangsamt. Sie werden heiß gehalten, meist um 200 bis 400 °C, damit das Metall nicht zu früh erstarrt.
Die Kerne setzen und schließen. Kerne (Einsätze, die Löcher und Hohlräume formen) werden eingesetzt. Sie können aus Stahl sein und nach jedem Zyklus gezogen werden, oder aus Sand und später ausgeschlagen. Die Hälften werden entlang der Teilungsebene zusammengespannt.
Gießen. Geschmolzenes Metall, meist Aluminium, wird aus einer Pfanne in den Einguss gegossen. Die Schwerkraft füllt die Kavität; manche Maschinen kippen die Form, um sie sanft zu füllen, und Niederdruckmaschinen drücken das Metall von unten hinein.
In der Form abkühlen lassen. Der Stahl zieht schnell Wärme ab, sodass das Metall in etwa einer bis einigen Minuten erstarrt. Schnelles Abkühlen ergibt feine Körner (kleine Kristalle) und festeres Metall als beim Sandguss.
Öffnen und das Gussstück entnehmen. Die Hälften öffnen sich, die Kerne werden gezogen, und das Gussstück wird herausgehoben. Der Einguss wird abgetrennt, und die Form ist bereit für den nächsten Zyklus.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Meist Aluminium- und Magnesiumlegierungen, auch Kupferlegierungen (Messing, Bronze) und etwas Gusseisen
Typische Teile: Kolben, Aluminiumräder, Zylinderköpfe, Getriebe- und Pumpengehäuse, Bremssättel, Kochgeschirr
Bauteilgröße: Meist von etwa 100 g bis um 50 kg
Präzision: Etwa ±0,3 bis ±0,5 mm bei einem 100-mm-Merkmal
Oberfläche: Recht glatt: Ra (mittlere Rauheit) etwa 2,5 bis 6 µm
Geeignete Losgröße: Mittlere bis hohe Stückzahlen: einige tausend bis hunderttausende Teile pro Jahr
Werkzeug- und Maschinenkosten: Stahlformen kosten grob zehntausend bis hunderttausend Dollar oder mehr
Geschwindigkeit: Einige Minuten pro Teil und Form; oft laufen mehrere Formen nebeneinander

Stärken und Grenzen

Stärken

Bessere Präzision und glattere Oberflächen als beim Sandguss
Schnelles Abkühlen ergibt feines Korn und gute Festigkeit
Wenige Gaseinschlüsse, daher lassen sich Teile wärmebehandeln und schweißen
Formen halten für tausende bis über hunderttausend Teile

Grenzen

Die Form ist teuer, daher lohnen sich kleine Serien nicht
Meist auf Aluminium-, Magnesium- und Kupferlegierungen beschränkt; Stahl ist für die Form zu heiß
Formen müssen sich aus einer starren Form lösen lassen, daher brauchen Hinterschneidungen Kerne
Langsamer als Druckguss, und die Wände müssen dicker sein, mindestens etwa 3 bis 4 mm

Wo es eingesetzt wird

AutomobilbauKolben, Zylinderköpfe, Räder, Bremssättel, Fahrwerksteile
Luft- und Raumfahrt, VerteidigungGehäuse und Halterungen aus Aluminiumlegierungen
MaschinenbauPumpengehäuse, Getriebegehäuse, Hydraulikteile
SanitärVentilgehäuse und Fittings aus Messing und Bronze
HaushaltswarenKochgeschirr aus Aluminiumguss, Lampen- und Möbelteile

So erkennen Sie es

Eine recht glatte, leicht matte Oberfläche: viel feiner als beim Sandguss, etwas rauer als beim Druckguss.
Eine saubere, gerade Teilungsnaht, wo die Stahlhälften aufeinandertrafen.
Wände, die dicker sind als bei einem Druckgussteil, oft 4 mm oder mehr.
Ein abgetrennter Stumpf des Eingusses, oft an einem dicken Bereich des Teils.