Normgerechte Legierungen sind Basis für qualitativ hochwertigen Zinkdruckguss

Normgerechte Legierungen sind Basis für qualitativ hochwertigen Zinkdruckguss
Normgerechte Zinkdruckgusslegierungen sind die Basis für hochqualitative Zinkdruckgussprodukte.

(Düsseldorf, 06.09.2013) Bauteile aus Zinkdruckguss sind heute Hightech-Produkte, die für unterschiedlichste Einsatzzwecke verwendet und in vielen Bereichen des täglichen Lebens, im Automobil-, Maschinen- und Apparatebau, in der Elektrotechnik und Elektronik sowie im Bauwesen eingesetzt werden. Und die Produktpalette wird in den kommenden Jahren sicher weiter wachsen, denn Zinkdruckguss ermöglicht die Umsetzung komplexer Geometrien mit dünnen Wanddicken bei hoher Reproduzierbarkeit in engen Toleranzen und mit hohen Festigkeitswerten. Qualität und Qualitätssicherung spielen hierbei eine entscheidende Rolle – von der normgerechten Zinkdruckgusslegierung bis zu den fertigen Gussteilen.

In der Praxis durchgesetzt haben sich vor allem die Legierungen ZL 0400, ZL 0410 und ZL 0430, die weltweit unter dem Namen ZAMAK bekannt sind und bereits zu Beginn der 1930er-Jahre mit dem Zinkdruckgussverfahren entwickelt wurden. Seitdem hat sich die Zusammensetzung dieser Legierungen kaum verändert – sie wurde in den vergangenen Jahren jedoch für spezielle Einsatzgebiete wie sehr dünnwandiges Gießen oder spezielle Oberflächeneigenschaften optimiert. Ihre Basis bildet Feinzink mit einer Reinheit von 99,995 Prozent Zink. Aluminium, Kupfer und Magnesium sind weitere Bestandteile, die erheblich das Eigenschaftsprofil der Legierungen beeinflussen: Kupfer verbessert die Zugfestigkeit und Härte und Magnesium verhindert interkristalline Korrosion. Aluminium begünstigt die Verarbeitbarkeit des Zinks sowie die wichtigsten Gebrauchseigenschaften, also Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Schlagbiegezähigkeit. Gleichzeitig reduziert Aluminium bei Temperaturen unterhalb von 450 Grad Celsius die Reaktivität eisenhaltiger Materialien im Kontakt mit der flüssigen Schmelze drastisch. Dadurch sind alle Zink-Aluminium-Legierungen im schnellen und hochproduktiven Warmkammer-Druckgussverfahren verarbeitbar.

Mit der Einführung der europäischen Normen EN 1774 (Zinklegierungen) beziehungsweise EN 12844 (Zinkdruckgussstücke) wurden die unterschiedlichen europäischen Bezeichnungen der Zinklegierungen und deren chemische Zusammensetzungen harmonisiert: “Selbstverständlich muss eine Zinkdruckgusslegierung eine Norm erfüllen, denn der Hersteller muss nachweisen, dass damit ein optimaler Zinkdruckguss möglich ist. Werden beim Gießen aber nicht ebenfalls höchste Qualitätsanforderungen erfüllt, kann sich die Legierungszusammensetzung während des Einschmelz- und Gießvorgangs verändern. Die EN 12844 dient nun dazu, dem Abnehmer von Zinkdruckgussteilen die Sicherheit zu geben, dass das Gussteil die geforderten Eigenschaften aufweist und auch über einen langen Zeitraum hinweg seine Funktion erfüllt”, erklärt Didier Rollez, der bei der Grillo-Werke Aktiengesellschaft im Geschäftsbereich Metall für Vertrieb und technische Beratung verantwortlich ist, die Notwendigkeit der beiden Normen.

Grundlage der Qualitätssicherung ist die Einhaltung dieser Normen: Werden beispielsweise die vorgegebenen Toleranzwerte für Aluminium, Kupfer und Magnesium unter- oder überschritten, hat das Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften und damit auf die Funktionalität der Gussteile. Bereits sehr geringe Mengen Blei, Kadmium und Zinn – sie kommen in den Erzen oft gemeinsam vor und werden bei der Zinkgewinnung abgetrennt – führen zu interkristalliner beziehungsweise intergranularer Korrosion. Dadurch können zum einen während der Veredelung Qualitätsprobleme auftreten und zum anderen halten die Gussteile mechanischen Belastungen schon nach kurzer Zeit nicht mehr stand. Nebenelemente wie Nickel, Eisen und Silizium bringen zudem Oberflächen- und Nachbearbeitungsprobleme mit sich.

Um normgerechte Legierungszusammensetzungen zu gewährleisten, setzen Hersteller wie die Xstrata Zink GmbH in Nordenham auf ausgefeilte Qualitätsmanagementstrategien: “Während der Produktion ziehen wir insgesamt acht Proben aus dem Gießstrahl und werten sie mit der optischen Emissionsspektrometrie präzise aus. Über zusätzliche Ringanalytik stellen wir außerdem sicher, dass die Kalibrierungskurven sich nicht verändert haben und keine Abweichungen von unseren Messergebnissen auftreten. Die erforderlichen Legierungsmetalle Aluminium, Kupfer und Magnesium werden nach auf das jeweilige Endprodukt abgestimmten Wünschen zugesetzt. Die Legierungsblöcke werden mit einer Werkstoffnummer und einer farbigen Markierung versehen. So erfüllen wir die Norm, aber auch Kundenwünsche nach Legierungen, die innerhalb der Toleranzwerte beispielsweise einen höheren oder niedrigeren Legierungsmetallgehalt aufweisen, um eine größere Bandbreite für das interne Handling zu ermöglichen”, beschreibt Rafael Lippa, Betriebsleiter der Umschmelz- und Gießanlage, die hohen Standards, die bei Xstrata Zink gelten.

Bildrechte: Metallwerk Dinslaken

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