Beim Rheocasting wird Aluminium in einem teilflüssigen, teilfesten Zustand – als sogenannter Slurry – verarbeitet. Die Rheo-Serie von Yizumi ist speziell für diese Semi-Solid-Verarbeitung ausgelegt. Kern des Maschinenkonzepts ist die Kombination aus sehr langsamer Formfüllung und anschließender hoher Druckbeaufschlagung.
Niedrige Füllgeschwindigkeit, hoher Druck
Während beim konventionellen Druckguss die hohe Füllgeschwindigkeit zu turbulenten Strömungen und damit zu Gaseinschlüssen führen kann, soll der Semi-Solid-Slurry bei der Rheo-Anlage möglichst laminar durch die Kavität fließen. Durch den anschließend aufgebauten hohen Druck soll zugleich die Speisung während der Erstarrung verbessert und Schrumpfung insbesondere in dickwandigeren Bereichen reduziert werden.
Damit zielt die Technologie vor allem auf Bauteile, bei denen Porosität, Schrumpfung oder eine nachfolgende Wärmebehandlung besondere Anforderungen an den Gießprozess stellen. Nach Angaben von Yizumi ermöglicht die Kombination aus geringerer Gaseinbringung und hoher Druckbeaufschlagung auch eine T6-Wärmebehandlung der gefertigten Aluminiumbauteile.
Geschlossener Regelkreis für den Einspritzprozess
Eine zentrale Aufgabe der Maschine besteht darin, die Eigenschaften des Semi-Solid-Materials in reproduzierbare Prozessparameter zu übersetzen. Geschwindigkeit, Druck und Position müssen beim Einspritzen aufeinander abgestimmt werden.
Dafür verfügt die Rheo-Serie über ein geschlossen geregeltes Einspritzsystem. Bis zu zehn Stufen für die Niedriggeschwindigkeitsphase können programmiert werden. Die maximale Einspritzgeschwindigkeit liegt laut Hersteller bei bis zu fünf Metern pro Sekunde. Das System arbeitet mit einem Druck von bis zu 21 MPa und kombiniert die Niedriggeschwindigkeitsregelung mit einem servogesteuerten Hochdruckprozess. Die Maschinen werden derzeit mit Schließkräften zwischen 3.800 und 25.000 kN angeboten; größere Ausführungen sind laut Yizumi ebenfalls möglich. Grundlage bilden die Leap-Technologieplattform und das Orca-Steuerungssystem des Herstellers.
Bei der für Jiangxi Chicheng vorgesehenen Anwendung nennt Yizumi einen Gießdruck von mehr als 200 MPa und eine Druckaufbauzeit von fünf Millisekunden. Der Hersteller verbindet damit das Ziel, komplexe Aluminiumbauteile auch bei sehr niedriger Füllgeschwindigkeit stabil zu fertigen.
Anwendungen für dickwandige und wärmebehandelte Bauteile
Yizumi hat die Rheo-Serie nach eigenen Angaben bereits für unterschiedliche Bauteile erprobt. Genannt werden unter anderem ein mehr als 20 Millimeter dickes Automotive-Bauteil sowie Bremssättel, bei denen eine hohe Dichtheit gefordert ist. Beide Beispiele wurden anschließend einer T6-Wärmebehandlung unterzogen. Für ein getestetes Bauteil nennt der Hersteller nach der Wärmebehandlung Zugfestigkeiten von mehr als 320 MPa und Streckgrenzen von mehr als 260 MPa. Die Werte wurden unter spezifischen Testbedingungen ermittelt und sind entsprechend nicht ohne Weiteres auf andere Bauteile oder Anwendungen übertragbar.
Neben dem Druckguss nennt Yizumi auch Niederdruck-, Schwerkraft- und Squeeze-Casting als mögliche Einsatzfelder, in denen Rheocasting je nach Bauteilanforderung eine Alternative darstellen kann. Im Fall von Jiangxi Chicheng wird dies nun konkret: Das Unternehmen produziert unter anderem Leichtbaukomponenten für Motoren, Getriebe, Kompressoren, Nutzfahrzeuge und Fahrwerksysteme. Es will seine bislang im Niederdruckguss gefertigten Produkte mit der Rheo-Anlage auf die Semi-Solid-Technologie umstellen und damit neue Produkte entwickeln und in Serie fertigen.
