Kälin Formteile GmbH Logo
Kälin Formteile GmbH
Zur Übersicht
Kokillenguss

Kokillenguss

Praxisnahe Informationen für Konstrukteure zu Werkstoffen mit exakten Werkstoffnummern, Toleranzen, Designrichtlinien und wirtschaftlicher Auslegung von Kokillengussbauteilen für mittlere Serien und technisch anspruchsvolle Aluminiumgussteile.

Wichtiger Hinweis

Die nachfolgenden Angaben sind technische Richtwerte zur Erstorientierung. Die tatsächlich erreichbaren Werte hängen beim Kokillenguss stark von Werkstoff, Bauteilgeometrie, Werkzeugkonzept, Speisung, Formfüllung, Erstarrung, Wärmebehandlung und Prüfanforderungen ab.

1. Einordnung des Verfahrens

Kokillenguss ist ein Gießverfahren mit metallischer Dauerform. Das Verfahren liegt technisch zwischen Sandguss und Druckguss und eignet sich besonders für Aluminiumgussteile mit höherem Qualitätsanspruch, besserer Reproduzierbarkeit und robusterer Struktur als beim klassischen Sandguss.

Es ist besonders interessant, wenn mittlere Serien, gute mechanische Eigenschaften und eine bessere Oberflächen und Maßqualität als beim Sandguss gefordert sind, ohne die Werkzeuglogik und Stückzahlabhängigkeit des Druckgusses vollständig zu übernehmen.

Besonders geeignet für

  • mittlere Serienmengen
  • technische Aluminiumgussteile
  • Bauteile mit besseren Rohgusseigenschaften als Sandguss
  • Gehäuse, Träger, Flanschteile, Fahrwerks und Strukturkomponenten
  • Bauteile mit nachfolgender gezielter Bearbeitung

Weniger geeignet für

  • sehr kleine Stückzahlen mit häufig wechselnder Geometrie
  • extrem komplexe Innengeometrien mit hohem Kernaufwand
  • sehr hohe Serien, bei denen Druckguss wirtschaftlich klar überlegen ist
  • Bauteile mit flächendeckend extrem engen Toleranzen ohne Nacharbeit

2. Typische Werkstoffe mit exakten Werkstoffnummern

Die folgende Übersicht nennt typische Kokillenguss Werkstoffe mit konkreten Bezeichnungen und Materialnummern.

Werkstoffgruppe Exakte Bezeichnung Werkstoffnummer Typische Vorteile Konstruktive Hinweise
Aluminium Kokillenguss EN AC-42100 / EN AC-AlSi7Mg0,3 EN AC-42100 sehr verbreitet, gute Kombination aus Festigkeit, Gießbarkeit und Wärmebehandelbarkeit bewährte Standardlegierung für viele technische Kokillengussteile
Aluminium Kokillenguss EN AC-42200 / EN AC-AlSi7Mg0,6 EN AC-42200 höhere Mg Variante innerhalb der AlSi7Mg Gruppe Legierungswahl mit Lieferant und Wärmebehandlung abstimmen
Aluminium Kokillenguss EN AC-43000 / EN AC-AlSi10Mg(a) EN AC-43000 gute Gießbarkeit und gute technische Eigenschaften für gut gießbare technische Bauteile interessant
Aluminium Kokillenguss EN AC-44200 / EN AC-AlSi12 EN AC-44200 sehr gute Gießbarkeit gut für komplexere Geometrien, mechanische Anforderungen gesondert prüfen
Aluminium Kokillenguss EN AC-46000 / EN AC-AlCu4Ti EN AC-46000 höhere Festigkeitsorientierung Wärmebehandlung und Einsatzprofil früh berücksichtigen
Magnesium Kokillenguss anwendungsabhängige Mg Legierungen je nach Legierung sehr geringes Gewicht für Leichtbau interessant, Korrosionsschutz und Werkstoffstrategie früh prüfen
Kupferbasislegierungen anwendungsabhängig je nach Legierung spezifische tribologische oder thermische Eigenschaften nur gezielt einsetzen, wenn Funktion und Kostenbild passen

3. Typische Toleranzbereiche

Toleranz Tabelle

Kokillenguss erreicht in der Regel bessere Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität als Sandguss. Trotzdem müssen Funktionsmaße, Dichtflächen, Lagerstellen und präzise Anschlüsse gezielt bewertet werden.

Merkmal Typischer Richtwert Hinweis
allgemeine lineare Maße typisch besser als Sandguss, aber gröber als Druckguss genaue Werte hängen von Werkzeug, Legierung und Bauteilgeometrie ab
Wandstärken gleichmäßige Querschnitte bevorzugt zu starke Wanddickensprünge erhöhen Schwindungs und Verzugrisiko
Bohrungen und Öffnungen teilweise formnah darstellbar präzise Sitze, Dichtflächen und Passungen meist nachbearbeiten
Ebenheit und Form geometrieabhängig große flache Flächen und asymmetrische Bereiche sind kritisch
Oberflächen typisch feiner als Sandguss optische und funktionskritische Flächen separat bewerten

Wichtige Konstruktionsregel

Kokillenguss sollte möglichst rohteilgerecht und endkonturnah ausgelegt werden. Dort, wo hohe Präzision, Dichtheit oder definierte Passfunktionen erforderlich sind, sind gezielte Bearbeitungszugaben meist sinnvoller als unnötig enge Anforderungen an das komplette Rohgussteil.

4. Designrichtlinien für Kokillenguss

Gleichmäßige Wandstärken

Gleichmäßige Wandstärken verbessern Formfüllung, Erstarrung und Maßhaltigkeit. Zu starke Massesprünge erhöhen die Gefahr von Schwindung, Verzug und inneren Fehlern.

Radien und Übergänge

Weiche Übergänge und gießgerechte Radien sind sehr wichtig. Scharfe Kanten und abrupte Querschnittswechsel verschlechtern Metallfluss und Bauteilqualität.

Entformung und Werkzeuglogik

Auch beim Kokillenguss beeinflussen Formtrennung, Werkzeugaufbau und Entformbarkeit die Bauteilqualität. Konstruktionen sollten deshalb immer im Zusammenhang mit der späteren Werkzeuglogik gedacht werden.

Bearbeitungszugaben

Dichtflächen, Lagerstellen, Passsitze, Flanschbilder und präzise Anschlussmaße sollten konstruktiv als bearbeitete Flächen gedacht werden. Das erhöht Prozesssicherheit und technische Reproduzierbarkeit.

Masseverteilung und Erstarrung

Lokale Materialanhäufungen sind kritisch. Das Bauteil sollte möglichst ausgewogen konstruiert werden, damit Erstarrung und Speisung kontrollierbar bleiben.

Kerne und Innengeometrien

Innenkonturen sind möglich, verursachen aber zusätzlichen Aufwand. Innengeometrien sollten funktional sinnvoll sein und nicht unnötig komplex ausgelegt werden.

5. Typische Konstruktionsfehler

  • zu starke Wandstärkensprünge innerhalb eines Bauteils
  • scharfe Übergänge statt gießgerechter Radien
  • fehlende Bearbeitungszugaben auf kritischen Funktionsflächen
  • zu große Erwartungen an Rohgusspräzision ohne Nacharbeit
  • ungünstige Masseverteilung mit kritischen Hot Spots
  • unnötig enge Toleranzen auf allen Merkmalen
  • Innengeometrien mit hohem Aufwand ohne klare Funktion
  • Konstruktionen ohne Rücksicht auf Formteilung und Werkzeugkonzept

6. Wirtschaftliche Auslegung

Kokillenguss ist besonders wirtschaftlich, wenn mittlere Serien, bessere Oberflächenqualität als beim Sandguss und gute mechanische Eigenschaften gefordert sind. Für sehr kleine Mengen ist Sandguss oft günstiger, für sehr hohe Serien kann Druckguss wirtschaftlich überlegen sein.

Wirtschaftlich günstig

  • mittlere Serienmengen
  • technische Aluminiumbauteile mit höherem Qualitätsanspruch
  • endkonturnahe Geometrien mit gezielter Nachbearbeitung
  • Bauteile mit besserer Rohgussqualität als Sandguss

Kostentreiber

  • zu geringe Stückzahlen im Verhältnis zum Werkzeugaufwand
  • hoher Kern und Formaufwand
  • unnötig enge Präzisionsanforderungen am Rohgussteil
  • ungünstige Masseverteilung und schwierige Speisung
  • hoher Nachbearbeitungsbedarf

Kokillengussteil prüfen lassen

Wenn Sie ein Kokillengussbauteil konstruktiv prüfen lassen möchten, unterstützen wir Sie gerne bei Werkstoffwahl, Gießgerechtigkeit, Bearbeitungszugaben und wirtschaftlicher Auslegung.

Anfrage senden
Coulée en coquille

Coulée en coquille

Informations pratiques pour les concepteurs sur les matériaux avec numéros de matériau exacts, les tolérances, les directives de conception et l’optimisation économique des pièces en coulée en coquille pour séries moyennes et pièces techniques exigeantes en aluminium.

Remarque importante

Les indications suivantes sont des valeurs techniques d’orientation. Les valeurs réellement atteignables en coulée en coquille dépendent fortement du matériau, de la géométrie, du concept d’outillage, de l’alimentation, du remplissage, de la solidification, du traitement thermique et des exigences de contrôle.

1. Positionnement du procédé

La coulée en coquille est un procédé de moulage avec moule métallique permanent. Le procédé se situe techniquement entre le moulage au sable et la fonderie sous pression et convient particulièrement aux pièces en aluminium avec exigences accrues de qualité, meilleure répétabilité et structure plus robuste qu’en moulage au sable classique.

Elle est particulièrement intéressante lorsque des séries moyennes, de bonnes propriétés mécaniques et une meilleure qualité de surface et dimensionnelle que le moulage au sable sont recherchées, sans reprendre entièrement la logique d’outillage et de volume de la fonderie sous pression.

Particulièrement adaptée pour

  • quantités de série moyennes
  • pièces techniques en aluminium
  • pièces avec meilleures caractéristiques brutes que le moulage au sable
  • carters, supports, brides, composants de châssis et de structure
  • pièces avec usinage localisé ultérieur

Moins adaptée pour

  • très faibles volumes avec géométrie changeante
  • géométries internes extrêmement complexes avec fort besoin de noyaux
  • très grandes séries où la fonderie sous pression est clairement supérieure économiquement
  • pièces exigeant partout des tolérances extrêmement serrées sans reprise

2. Matériaux typiques avec numéros exacts

Le tableau suivant indique des matériaux typiques de coulée en coquille avec désignations précises et numéros de matériau.

Famille de matériaux Désignation exacte Numéro matériau Avantages typiques Indications de conception
Aluminium coquille EN AC-42100 / EN AC-AlSi7Mg0,3 EN AC-42100 très répandu, bon équilibre entre résistance, coulabilité et aptitude au traitement thermique alliage standard éprouvé pour de nombreuses pièces techniques
Aluminium coquille EN AC-42200 / EN AC-AlSi7Mg0,6 EN AC-42200 variante Mg plus élevée dans la famille AlSi7Mg choix d’alliage à coordonner avec le fournisseur et le traitement thermique
Aluminium coquille EN AC-43000 / EN AC-AlSi10Mg(a) EN AC-43000 bonne coulabilité et bonnes propriétés techniques intéressant pour pièces techniques bien coulables
Aluminium coquille EN AC-44200 / EN AC-AlSi12 EN AC-44200 très bonne coulabilité adapté à des géométries plus complexes, vérifier séparément les exigences mécaniques
Aluminium coquille EN AC-46000 / EN AC-AlCu4Ti EN AC-46000 orientation vers une résistance plus élevée tenir compte tôt du traitement thermique et du profil d’application
Magnésium coquille alliages Mg selon application selon alliage poids très faible intéressant pour l’allègement, vérifier tôt protection anticorrosion et stratégie matière
Alliages à base cuivre selon application selon alliage propriétés tribologiques ou thermiques spécifiques à utiliser seulement si fonction et coût sont cohérents

3. Tolérances typiques

Tableau des tolérances

La coulée en coquille atteint en général une meilleure stabilité dimensionnelle et une meilleure qualité de surface que le moulage au sable. Les dimensions fonctionnelles, surfaces d’étanchéité, portées et raccordements précis doivent néanmoins être évalués séparément.

Caractéristique Valeur indicative typique Remarque
dimensions linéaires générales généralement meilleures que le moulage au sable, mais plus grossières que la fonderie sous pression les valeurs exactes dépendent de l’outil, de l’alliage et de la géométrie
épaisseurs sections régulières à privilégier des variations trop fortes augmentent le risque de retrait et de déformation
perçages et ouvertures partiellement réalisables proches de la forme finale les portées précises, surfaces d’étanchéité et ajustements sont généralement repris
planéité et forme dépend de la géométrie les grandes surfaces planes et zones asymétriques sont critiques
surfaces typiquement plus fines que le moulage au sable évaluer séparément les surfaces optiques et fonctionnelles

Règle importante de conception

La coulée en coquille doit être conçue aussi proche que possible de la forme finale et du brut réaliste. Là où une haute précision, l’étanchéité ou des ajustements définis sont requis, des surépaisseurs localisées sont généralement plus judicieuses que des exigences trop serrées sur toute la pièce brute.

4. Directives de conception pour la coulée en coquille

Épaisseurs régulières

Des épaisseurs régulières améliorent le remplissage, la solidification et la stabilité dimensionnelle. Des variations trop fortes augmentent le risque de retrait, de déformation et de défauts internes.

Rayons et transitions

Des transitions douces et des rayons adaptés à la fonderie sont essentiels. Les arêtes vives et les changements brusques de section dégradent l’écoulement du métal et la qualité de la pièce.

Démoulage et logique d’outillage

Même en coulée en coquille, le plan de joint, la construction de l’outil et la démoulabilité influencent la qualité. Les conceptions doivent donc toujours être pensées avec la logique d’outillage.

Surépaisseurs d’usinage

Les surfaces d’étanchéité, portées, ajustements, entraxes de bride et dimensions précises doivent être pensées comme zones usinées. Cela augmente la sécurité du procédé et la répétabilité technique.

Répartition de masse et solidification

Les accumulations locales de matière sont critiques. La pièce doit être conçue de façon équilibrée afin que solidification et alimentation restent maîtrisables.

Noyaux et géométries internes

Les contours internes sont possibles, mais génèrent un effort supplémentaire. Les géométries internes doivent rester fonctionnelles et éviter une complexité inutile.

5. Erreurs de conception typiques

  • variations trop fortes d’épaisseur dans une même pièce
  • transitions vives au lieu de rayons adaptés à la fonderie
  • absence de surépaisseurs d’usinage sur les surfaces fonctionnelles critiques
  • attentes trop élevées sur la précision du brut sans reprise
  • répartition de masse défavorable avec points chauds critiques
  • tolérances inutilement serrées sur tous les critères
  • géométries internes coûteuses sans fonction claire
  • conceptions sans prise en compte du plan de joint et du concept d’outillage

6. Optimisation économique

La coulée en coquille est particulièrement économique lorsque des séries moyennes, une meilleure qualité de surface que le moulage au sable et de bonnes propriétés mécaniques sont recherchées. Pour de très faibles volumes, le moulage au sable est souvent plus économique, pour de très grandes séries la fonderie sous pression peut être supérieure.

Économiquement favorable

  • quantités de série moyennes
  • pièces techniques en aluminium avec exigences accrues
  • géométries proches de la forme finale avec reprise ciblée
  • pièces avec meilleure qualité brute que le moulage au sable

Facteurs de coût

  • quantités trop faibles par rapport à l’effort d’outillage
  • fort besoin en noyaux et complexité de moule
  • exigences de précision trop élevées sur le brut
  • répartition de masse défavorable et alimentation difficile
  • fort besoin de reprise d’usinage

Faire analyser une pièce en coulée en coquille

Si vous souhaitez faire vérifier une pièce en coulée en coquille, nous vous accompagnons volontiers pour le choix matière, la conception adaptée à la fonderie, les surépaisseurs d’usinage et l’optimisation économique.

Envoyer une demande
Fusione in conchiglia

Fusione in conchiglia

Informazioni pratiche per progettisti su materiali con numeri di materiale esatti, tolleranze, linee guida di design e impostazione economica di componenti in fusione in conchiglia per serie medie e per pezzi tecnici in alluminio più esigenti.

Avvertenza importante

Le indicazioni seguenti sono valori tecnici orientativi. I valori realmente raggiungibili nella fusione in conchiglia dipendono fortemente da materiale, geometria del pezzo, concetto di stampo, alimentazione, riempimento, solidificazione, trattamento termico e requisiti di controllo.

1. Inquadramento del processo

La fusione in conchiglia è un processo di colata con stampo metallico permanente. Dal punto di vista tecnico si colloca tra fusione in sabbia e pressofusione ed è particolarmente adatta per componenti in alluminio con requisiti più elevati di qualità, migliore ripetibilità e struttura più robusta rispetto alla classica fusione in sabbia.

È particolarmente interessante quando servono serie medie, buone proprietà meccaniche e una migliore qualità superficiale e dimensionale rispetto alla fusione in sabbia, senza adottare completamente la logica utensile e la dipendenza dai volumi della pressofusione.

Particolarmente adatta per

  • quantità di serie medie
  • componenti tecnici in alluminio
  • pezzi con qualità del grezzo migliore rispetto alla fusione in sabbia
  • carter, supporti, flange, componenti strutturali e di telaio
  • pezzi con successiva lavorazione mirata

Meno adatta per

  • quantità molto basse con geometria che cambia spesso
  • geometrie interne estremamente complesse con elevato uso di anime
  • serie molto elevate dove la pressofusione è chiaramente superiore dal punto di vista economico
  • componenti che richiedono tolleranze estremamente strette ovunque senza post lavorazione

2. Materiali tipici con numeri esatti

La seguente panoramica indica materiali tipici per fusione in conchiglia con designazioni precise e numeri di materiale.

Famiglia di materiali Designazione esatta Numero materiale Vantaggi tipici Indicazioni progettuali
Alluminio conchiglia EN AC-42100 / EN AC-AlSi7Mg0,3 EN AC-42100 molto diffusa, buon equilibrio tra resistenza, colabilità e trattabilità termica lega standard collaudata per molti componenti tecnici
Alluminio conchiglia EN AC-42200 / EN AC-AlSi7Mg0,6 EN AC-42200 variante con Mg più elevato nel gruppo AlSi7Mg scelta della lega da coordinare con fornitore e trattamento termico
Alluminio conchiglia EN AC-43000 / EN AC-AlSi10Mg(a) EN AC-43000 buona colabilità e buone proprietà tecniche interessante per componenti tecnici facilmente colabili
Alluminio conchiglia EN AC-44200 / EN AC-AlSi12 EN AC-44200 ottima colabilità adatta a geometrie più complesse, verificare separatamente i requisiti meccanici
Alluminio conchiglia EN AC-46000 / EN AC-AlCu4Ti EN AC-46000 orientata a maggiore resistenza considerare presto trattamento termico e profilo di impiego
Magnesio conchiglia leghe Mg secondo applicazione secondo lega peso molto ridotto interessante per lightweight, verificare presto protezione anticorrosione e strategia materiale
Leghe base rame secondo applicazione secondo lega proprietà tribologiche o termiche specifiche da usare solo se funzione e costi sono coerenti

3. Campi di tolleranza tipici

Tabella tolleranze

La fusione in conchiglia raggiunge in generale una migliore precisione dimensionale e una migliore qualità superficiale rispetto alla fusione in sabbia. Tuttavia quote funzionali, superfici di tenuta, sedi e connessioni precise devono essere valutate in modo mirato.

Caratteristica Valore indicativo tipico Nota
dimensioni lineari generali tipicamente migliori della fusione in sabbia, ma più grossolane della pressofusione i valori esatti dipendono da stampo, lega e geometria del pezzo
spessori preferibili sezioni uniformi variazioni troppo forti aumentano rischio di ritiro e deformazioni
fori e aperture parzialmente realizzabili vicini alla forma finale sedi precise, superfici di tenuta e accoppiamenti in genere da post lavorare
planarità e forma dipendono dalla geometria ampie superfici piane e zone asimmetriche sono critiche
superfici tipicamente più fini della fusione in sabbia valutare separatamente superfici estetiche e funzionali

Regola importante di progettazione

La fusione in conchiglia dovrebbe essere progettata il più possibile vicina alla forma finale e al grezzo realistico. Dove servono alta precisione, tenuta o accoppiamenti definiti, sovrametalli localizzati sono normalmente più sensati che requisiti troppo stretti su tutto il grezzo.

4. Linee guida di design per fusione in conchiglia

Spessori uniformi

Spessori uniformi migliorano riempimento, solidificazione e precisione dimensionale. Variazioni troppo forti aumentano rischio di ritiro, deformazioni e difetti interni.

Raggi e transizioni

Transizioni morbide e raggi adatti alla fusione sono molto importanti. Spigoli vivi e bruschi cambi di sezione peggiorano il flusso del metallo e la qualità del componente.

Sformabilità e logica dello stampo

Anche nella fusione in conchiglia, piano di divisione, costruzione dello stampo e sformabilità influenzano la qualità. I progetti dovrebbero quindi sempre essere pensati insieme alla logica utensile.

Sovrametalli di lavorazione

Superfici di tenuta, sedi, accoppiamenti, flange e quote precise dovrebbero essere pensati come zone lavorate. Ciò aumenta sicurezza di processo e ripetibilità tecnica.

Distribuzione di massa e solidificazione

Accumuli locali di materiale sono critici. Il componente dovrebbe essere progettato il più possibile in modo equilibrato affinché solidificazione e alimentazione restino controllabili.

Anime e geometrie interne

Contorni interni sono possibili, ma generano sforzo aggiuntivo. Le geometrie interne dovrebbero restare funzionali ed evitare complessità non necessaria.

5. Errori progettuali tipici

  • variazioni troppo forti di spessore nello stesso componente
  • transizioni vive invece di raggi adatti alla fusione
  • assenza di sovrametalli sulle superfici funzionali critiche
  • aspettative troppo elevate sulla precisione del grezzo senza post lavorazione
  • distribuzione di massa sfavorevole con hot spot critici
  • tolleranze inutilmente strette su tutte le caratteristiche
  • geometrie interne costose senza funzione chiara
  • progetti senza considerare piano di divisione e concetto di stampo

6. Impostazione economica

La fusione in conchiglia è particolarmente economica quando servono serie medie, migliore qualità superficiale della fusione in sabbia e buone proprietà meccaniche. Per quantità molto basse la fusione in sabbia è spesso più economica, per serie molto elevate la pressofusione può essere superiore.

Economicamente favorevole

  • quantità di serie medie
  • componenti tecnici in alluminio con requisiti più elevati
  • geometrie vicine alla forma finale con lavorazione mirata
  • pezzi con qualità del grezzo migliore della fusione in sabbia

Driver di costo

  • quantità troppo basse rispetto allo sforzo utensile
  • elevato uso di anime e complessità dello stampo
  • requisiti di precisione troppo elevati sul grezzo
  • distribuzione di massa sfavorevole e alimentazione difficile
  • alto fabbisogno di post lavorazione

Far verificare un componente in fusione in conchiglia

Se desiderate far verificare un componente in fusione in conchiglia, possiamo supportarvi su scelta del materiale, progettazione adatta alla fonderia, sovrametalli di lavorazione e impostazione economica.

Invia richiesta