SES N 3131 Aluminiumlegierungsguss und Druckguss

Die von der Suzuki Motor Corporation im Rahmen der Normen für Aluminiumwerkstoffe entwickelte Norm „SES N 3131 Aluminiumlegierungsguss und Druckguss“ beschreibt die Eigenschaften, Qualitätsanforderungen und Einsatzbedingungen von Aluminiumlegierungsguss und Druckgussteilen, die in Automobil- und Industrieanwendungen verwendet werden.

Aluminiumlegierungsgussteile sind Bauteile, die durch Gießen von geschmolzenen Aluminiumlegierungen in Formen hergestellt werden, wo sie zu den gewünschten Formen erstarren. Die wichtigsten Verfahren sind folgende:

• Sandguss: Geschmolzenes Metall wird in eine Sandform gegossen. Es eignet sich für große, komplexe Teile, die Oberflächenqualität ist jedoch nur durchschnittlich.
• Schwerkraft-Kokillenguss (oder Formguss): Geschmolzenes Aluminium wird in eine dauerhafte Metallform gegossen. Dieses Verfahren bietet eine höhere Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität.
• Druckgussverfahren: Geschmolzenes Aluminium wird unter hohem Druck in Stahlformen eingespritzt. Ideal für die Herstellung von hochpräzisen Automobilteilen in großen Stückzahlen.

Aluminiumlegierungen werden aufgrund mehrerer wichtiger Vorteile häufig in Automobilkomponenten eingesetzt:

• Leichtbauweise: Aluminium wiegt etwa ein Drittel so viel wie Stahl. Durch die Reduzierung des Fahrzeuggewichts werden Kraftstoffverbrauch und Kohlendioxidemissionen gesenkt.
• Hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis: Einige Aluminiumlegierungen bieten hervorragende mechanische Eigenschaften, die für Strukturbauteile geeignet sind.
• Korrosionsbeständigkeit: Es bildet eine natürliche Oxidschicht, die Schutz vor Korrosion durch Umwelteinflüsse bietet.
• Wärmeleitfähigkeit: Effiziente Wärmeableitung, ideal für Motorkomponenten.
• Recyclingfähigkeit: Aluminium ist in hohem Maße recycelbar und unterstützt somit die Nachhaltigkeit in der Automobilproduktion.

Typische Aluminiumlegierungen, die häufig im Automobilguss verwendet werden, sind:

• Aluminium-Silizium-Legierungen: Ausgezeichnete Gießbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und mittlere Festigkeit. Häufig verwendet in Motorblöcken und Zylinderköpfen.
• Aluminium-Silizium-Kupfer-Legierungen: Höhere mechanische Festigkeit, geeignet für hochbelastete Bauteile.
• Aluminium-Magnesium-Legierungen: Gute Korrosionsbeständigkeit; werden häufig für Karosserieteile oder Strukturbauteile verwendet.

Gängige Automobil-Druckgussteile sind:

• Motorblöcke und Zylinderköpfe
• Getriebegehäuse
• Halterungen und Aufhängungskomponenten
• Gehäuse für Getriebe und Batterien für Elektrofahrzeuge.

Aluminiumgussteile müssen strenge Qualitätsstandards erfüllen, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten:

• Mechanische Eigenschaften: Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung müssen den Konstruktionsanforderungen entsprechen.
• Fehlerkontrolle: Durch den Einsatz fortschrittlicher Gießtechniken werden Porosität, Risse und Einschlüsse minimiert.
• Zerstörungsfreie Prüfverfahren: Röntgenuntersuchung und Ultraschallprüfung dienen der Erkennung innerer Defekte.
• Wärmebehandlung: Einige Legierungen werden einer T5- oder T6-Wärmebehandlung unterzogen, um ihre Festigkeit zu erhöhen.

Kurz gesagt, bilden Aluminiumlegierungsguss und Druckguss die Grundlage des modernen Automobilbaus. Durch die Kombination von geringem Gewicht, hoher Festigkeit und präziser Fertigung ermöglichen sie die Herstellung effizienterer, sichererer und umweltfreundlicherer Fahrzeuge. Mit der Weiterentwicklung der Automobiltechnologie gewinnt der Aluminiumguss, insbesondere bei Elektro- und Hybridfahrzeugen, kontinuierlich an Bedeutung.

SES N 3131 ist eine Werkstoffnorm für Aluminiumlegierungsguss. Sie umfasst die folgenden Verfahren:

• Sandguss
• Druckguss (Schwerkraft-Druckguss)
• Druckguss

Druckguss ist ein Fertigungsverfahren, bei dem flüssiges Metall unter hohem Druck in eine Form eingespritzt wird. Es weist folgende Merkmale auf:

• Einhorn-Himmel
• Dünnwandige und komplexe Formen
• Gute Oberflächenqualität.
• Hohe Maßgenauigkeit

Aluminium ist eines der gebräuchlichsten Materialien für diese Methode.

Die technischen Anforderungen gemäß der Norm SES N 3131 lauten wie folgt:

• Chemische Zusammensetzung:
• Aluminium-Silizium-, Aluminium-Silizium-Kupfer- und Aluminium-Magnesium-Legierungen
• Grenzen der Legierungselemente
• Grenzwerte für Verunreinigungen (wie z. B. Eisen und Zink)

Aluminium-Silizium-Legierungen sind die am häufigsten verwendeten Legierungen in der Automobilindustrie.

• Mechanische Eigenschaften: Diese Norm begrenzt im Allgemeinen die folgenden Eigenschaften:
• Zugfestigkeit
• Streckgrenze
• Dehnung (in Prozent)

Typische Druckwerte der Matrize:

Zugfestigkeit: 250–310 MPa

Durchflussrate: 130–165 MPa

• Gussqualität:
• Porositätsgrenzen (Porengrenzen)
• Kontrolle von Brüchen, Hohlräumen und Einschlüssen.
• Anforderungen an Röntgen-/zerstörungsfreie Prüfverfahren
• Maß- und Geometrietoleranzen:
• Teiletoleranzen
• Transaktionsanteile
• Trennmitteloberflächen
• Oberflächenqualität:
• Rauheitsgrenzen
• Eignung für Beschichtung/Lackierung
• Kriterien für visuelle Defekte
• Wärmebehandlung (optional): Für einige Legierungen:
• Wärmebehandlungszustände T5, T6
• Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
• Testen und Validieren:
• Zugversuch
• Härteprüfung
• Metallographische Untersuchung
• Dichtheitsprüfung

In der Automobilindustrie gehören zu den Teilen, die im Allgemeinen der Norm SES N 3131 entsprechen, folgende:

• Motor und Antriebsstrang
• Zylinderkopf
• Motorblockteile
• Getriebegehäuse
• Fahrgestell und Struktur:
• Halterungen
• Fahrwerkskomponenten
• Elektrotechnik / Elektronik
• Gehäuse für Motorsteuergeräte
• Batteriekästen (in Elektrofahrzeugen)

Die Norm SES N 3131 ist für Aluminiumlegierungsguss und Druckguss in der Automobilindustrie aus mehreren wichtigen Gründen vorgeschrieben:

• Es gewährleistet gleichbleibende Qualität: Aluminiumgussteile werden in kritischen Automobilkomponenten wie Motorblöcken, Getriebegehäusen und Strukturträgern verwendet. Diese Norm definiert Folgendes:
• Chemische Zusammensetzungsgrenzen (um geeignete Legierungseigenschaften zu gewährleisten)
• Mechanische Eigenschaften (Zugfestigkeit, Streckgrenze, Dehnung)
• Fehlertoleranzen (Porosität, Risse, Ablagerungen)
• Sicherheit und Zuverlässigkeit: Automobilbauteile aus Aluminium-Druckguss sind häufig hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt oder arbeiten bei hohen Temperaturen. Diese Norm gewährleistet hinsichtlich der Insassensicherheit und der Fahrzeugzuverlässigkeit Folgendes:
• Die Komponenten sind betriebsspannungsbeständig.
• Um Brüche oder Funktionsstörungen zu vermeiden, werden Defekte minimiert.
• Sicherheitskritische Komponenten behalten ihre Integrität.
• Es ermöglicht die Massenproduktion: Gießen ist ein Hochgeschwindigkeits-Produktionsprozess. Dieser Standard gewährleistet Folgendes:
• Toleranzen für die Maßgenauigkeit
• Richtlinien für die Oberflächenbehandlung und -veredelung.
• Wärmebehandlungs- und Prüfkriterien
• Unterstützt den Leichtbau von Fahrzeugen: Gewichtsreduzierung ist ein zentrales Ziel im modernen Automobilbau. Verwendung von Aluminiumlegierungen:
• Es reduziert das Fahrzeuggewicht und verbessert die Kraftstoffeffizienz.
• Es verbessert die Reichweite und die thermische Leistung von Batterien für Elektrofahrzeuge.
• Austauschbarkeit zwischen Zulieferern: Automobilhersteller beziehen Aluminiumteile von verschiedenen Zulieferern weltweit. Diese Norm gewährleistet Folgendes:
• Die Teile erfüllen die gleichen Leistungskriterien.
• Die Komponenten sind austauschbar, was Montageprobleme reduziert.
• Die Qualitätskontrolle ist in den globalen Lieferketten einheitlich.
• Es reduziert Kosten und Nacharbeiten: Dieser Standard definiert strenge Anforderungen an Guss, Chemikalien und Prüfungen.
• Die Ablehnungsquoten aufgrund von Fehlern sinken.
• Die Kosten für Nachbearbeitung und Wiederaufbereitung werden reduziert.
• Die Produktionsplanung ist besser planbar.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm SES N 3131 an.