Werkzeugstähle bilden das Herzstück moderner Werkzeugmaschinen. Herstellung von DruckgussformenDiese Werkstoffe unterscheiden sich von herkömmlichen Werkzeugstählen dadurch, dass sie Härte, Zähigkeit und Hitzebeständigkeit in Einklang bringen.
Dieser Blog dient als Leitfaden, um Ihnen die Eigenschaften und die Auswahl von Werkzeugstählen näherzubringen, damit Sie den Herstellungsprozess Ihres Druckgusslieferanten besser verstehen und während der Konstruktions- und Produktionsphasen effizient kommunizieren können.
Warmarbeitsstähle für den Druckguss
Vereinfacht ausgedrückt ist Werkzeugstahl ein spezieller Werkzeugstahl für Formen und Werkzeuge, die unter hoher Belastung, Reibung und Hitze ihre Form behalten müssen. Man unterscheidet zwischen Kaltumformungs-, Warmumformungs- und Kunststoffformstahl. Warmarbeitsformenstähle sind eng mit Druckgussformen verwandt.
Warmarbeitsstähle sind für die wiederholte Einwirkung hoher Temperaturen und mechanischer Belastungen geeignet. Sie werden für Schmiedegesenke, Druckgussformen und Warmstrangpresswerkzeuge verwendet.
Gängige Warmarbeitsstähle für Druckgussformen
Beim Aluminium- und Zinkdruckguss ist H13 der am weitesten verbreitete Warmarbeitsstahl, da er eine stabile Kombination aus Warmfestigkeit, Zähigkeit und Bearbeitbarkeit für komplexe Formen und Einsätze bietet.
Varianten und gleichwertige Sorten (wie z. B. 1.2344 oder SKD61) bieten je nach lokalen Normen und Verfügbarkeit eine vergleichbare Leistung. Für besonders anspruchsvolle Bedingungen oder Werkzeuge mit langer Lebensdauer werden häufig hochwertige oder modifizierte H13-Sorten mit verbesserter Reinheit und Zähigkeit gewählt.
Eigenschaften von Werkzeugstahl und deren Nutzen für die Formenherstellung
Werkzeugstähle für Druckgussformen müssen extremen Bedingungen standhalten. Ihr Wert beruht auf einer Vielzahl von Eigenschaften, die in der realen Produktion von Vorteil sind.
Härte und Verschleißfestigkeit beim Druckguss
Für Druckgussformen, Härte Die Wärmebehandlung ist entscheidend für die Verschleißkontrolle an den Bauteilen und verschiedenen Bereichen eines Werkzeugs. Richtig wärmebehandelte Warmarbeitsstähle wie H13 erreichen typischerweise eine Härte von 46–52 HRC für Aluminium-Druckguss, wobei 48–50 HRC für Produktionswerkzeuge am häufigsten vorkommen. Dieser Wert ist hoch genug, um die Erosion durch schnell fließendes, flüssiges Metall während der Produktion zu begrenzen.
Strong Verschleißfestigkeit hilft der Form, Folgendem standzuhalten:
- Erosion in Bereichen mit hoher Metallströmungsgeschwindigkeit (Schächte, Kanäle, Überlaufbereiche)
- Geschmolzenes Aluminium oder Zink, das dazu neigt, an der Werkzeugoberfläche zu haften
- Wiederholtes Schließen und Klemmen der Matrize beim Auswerfen der Fertigteile
Durch Kohlenstoff, Chrom und Vanadium gebildete Karbidbeschichtungen verlangsamen den Materialverlust an der heißen Werkzeugoberfläche. Eine glatte, gut polierte Oberfläche und eine geeignete Beschichtung reduzieren zudem Reibung und Anhaften, verlängern die Werkzeugstandzeit und gewährleisten gleichbleibende Gussmaße.
Zähigkeit und Schlagfestigkeit unter Spritzgießbelastung
Zähigkeit ist bei Druckgussanwendungen genauso wichtig wie Härte. Der Hauptunterschied zur Härte besteht darin, dass Härte die Beständigkeit gegen Oberflächenverschleiß und Eindrücken beschreibt, während Zähigkeit die Beständigkeit gegen Rissbildung und Bruch unter Stoßbelastung bezeichnet. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig bei:
- Dünne Formbauteile und Bereiche, die einem hohen Einspritzdruck ausgesetzt sind
- Bereiche, die wiederholter mechanischer Belastung und Stößen ausgesetzt sind (in der Nähe von Auswerferstiften und Trennfugen)
Hoch Schlagfestigkeit verringert das Risiko eines plötzlichen Bruchs bei Fehlausrichtung des Werkzeugs, Druckspitzen im Metall oder Temperaturschocks durch ungleichmäßige Erwärmung und Abkühlung.
Korrosionsbeständigkeit
Obwohl Druckgussformen keine vollständige Korrosionsbeständigkeit wie Edelstahl erfordern, ist eine moderate Korrosionsbeständigkeit ausreichend. Korrosionsbeständigkeit Auch im täglichen Betrieb und bei der Wartung bietet Chrom Vorteile. Chrom in Warmarbeitsstählen trägt dazu bei, die Rostbildung zwischen den Produktionsläufen, während der Lagerung oder bei Vorhandensein von Kühlwasser und feuchter Umgebung zu verlangsamen.
Korrosion zeigt sich zunächst durch Lochfraß oder Fleckenbildung an Kavitätenoberflächen, Gleitflächen und Kernen. Diese Defekte können sich auf Gussteile übertragen, was die Entformung erschwert und den Reinigungsaufwand erhöht. Daher sind neben der Wahl des richtigen Werkzeugstahls auch die richtige Reinigung, Rostschutzöle und eine kontrollierte Lagerung erforderlich, um die Oberflächenqualität zu erhalten und ungeplante Wartungsstillstände zu reduzieren.
Dimensions- und Wärmestabilität
Dimensionsstabilität Die Einhaltung enger Toleranzen bei Druckgussformen ist entscheidend. Die für die Formen verwendeten Stähle müssen ihre Form nach der Wärmebehandlung und während ihrer gesamten Lebensdauer beibehalten.
Zu den wichtigsten Aspekten der Stabilität beim Druckguss gehören:
- Geringe Verformung bei der Wärmebehandlung, sodass die Abmessungen des Hohlraums innerhalb der Bearbeitungstoleranzen bleiben.
- Gute TemperamentsbeständigkeitHärte und Festigkeit bleiben daher bei den Betriebstemperaturen der Werkzeuge stabil.
- Beständigkeit gegen thermische Ermüdungwodurch die Entstehung von Wärmerissen und Oberflächenrissen über viele Gießzyklen hinweg begrenzt wird.
Warmarbeitsstähle mit guter thermischer Stabilität verhindern das Erweichen, Verziehen und übermäßige Ausdehnungen des Werkzeugs bei wiederholtem Erhitzen und Abkühlen. Diese Stabilität trägt zu engen Trennfugen, sauberen Absperrflächen und der korrekten Ausrichtung von Kernen und Einsätzen bei und unterstützt somit direkt eine gleichbleibende Gussgenauigkeit und eine längere Werkzeugstandzeit.
Wie die Eigenschaften von Werkzeugstahl die Druckgussform und die Produktion beeinflussen
Falls Ihnen die oben genannten technischen Details zu komplex erscheinen, finden Sie hier eine Tabelle, die erklärt, wie diese Eigenschaften die Produktqualität und Effizienz verbessern:
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Eigenschaft
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Was Sie in der Produktion sehen
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Härte / Verschleiß
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Längere Lebensdauer der Form, stabilere Abmessungen, weniger Änderungen an kritischen Bereichen
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Zähigkeit
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Geringeres Risiko von Kernbrüchen, abgesplitterten Kanten oder plötzlichen Chipausfällen
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Thermische Stabilität
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Gleichbleibende Teileabmessungen, enge Trennfugen und zuverlässige Absperrungen
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Korrosionsbeständigkeit
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Sauberere Hohlräume, weniger Oberflächenfehler, reduzierter Reinigungsaufwand und geringere Ausfallzeiten
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Thermische Ermüdung
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Glattere Oberflächen sorgen für längere Haltbarkeit und weniger Reparaturen und Schweißnähte an der Form.
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Wenden Sie sich an Ihren Druckgusslieferanten
Dieser Blog bietet Ihnen eine kurze Einführung in Werkzeugstahl. Es gibt jedoch viele weitere Faktoren zu berücksichtigen. Für detailliertere Informationen wenden Sie sich bitte an Ihren Hersteller von Druckgussformen. Es wird empfohlen, ein Angebot mit folgenden Angaben einzuholen:
- Eine Vorabanfrage zu bestimmten Materialien
- Eine Beschreibung oder ein Diagramm des Produkts
- Und mehr, solange Sie dem Formenhersteller eine klare Anweisung geben.
Wenn Sie sich immer noch nicht sicher sind, wo Sie anfangen sollen, zögern Sie nicht, Senden Sie uns Ihr AngebotDie Experten von Moldie helfen Ihnen gerne weiter.
Häufig gestellte Fragen
Was bestimmt die beste Art von Werkzeugstahl für eine bestimmte Anwendung?
Die Betriebstemperatur spielt eine entscheidende Rolle. Warmumformverfahren wie der Druckguss erfordern Stahl, der seine Festigkeit bei hohen Temperaturen beibehält, während bei Kaltumformverfahren die Verschleißfestigkeit im Vordergrund steht.
Auch die Art der Belastung spielt eine Rolle. Bei starker Beanspruchung sind zähere Stähle besser geeignet, während bei langen Produktionsläufen Stahlsorten mit hoher Verschleißfestigkeit und stabiler Maßhaltigkeit bevorzugt werden.
Wie beeinflussen die Eigenschaften von Werkzeugstahl seine Leistungsfähigkeit als Werkzeugmaterial?
Die Verschleißfestigkeit bestimmt, wie lange ein Werkzeug seine Form beibehält. Eine hohe Verschleißfestigkeit reduziert die Kantenverrundung und Oberflächenbeschädigung bei wiederholten Zyklen.
Die hohe Zähigkeit begrenzt Rissbildung und Absplitterungen. Die Hitzebeständigkeit trägt dazu bei, dass das Werkzeug seine Härte auch bei hohen Prozesstemperaturen beibehält.
Wie beeinflusst die Härte die Lebensdauer von Druckgussformen?
Beim Druckguss verbessert eine höhere Härte im Allgemeinen die Erosions- und Verschleißbeständigkeit in stark durchfließenden Bereichen der Form, was die Werkzeugstandzeit verlängert. Wird die Härte jedoch zu hoch angesetzt, sinkt die Zähigkeit, und dünne oder stark beanspruchte Bereiche neigen eher zu Rissen. Ein ausgewogener Härtebereich, der gemeinsam mit Ihrem Druckgusslieferanten festgelegt wird, trägt zu einer langen Lebensdauer ohne Sprödbrüche bei.
Welcher Werkzeugstahl wird am häufigsten für Aluminium- und Zink-Druckgussformen verwendet?
H13 und vergleichbare Stähle (wie z. B. 1.2344 oder SKD61) sind die gängigsten Werkstoffe für Aluminium- und Zinkdruckgussformen, da sie Warmfestigkeit, Zähigkeit und gute Bearbeitbarkeit vereinen. Für besonders anspruchsvolle Anwendungen können hochwertige H13-Varianten oder andere verbesserte Warmarbeitsstähle eingesetzt werden, um eine höhere Beständigkeit gegen Wärmerisse, Erosion und Rissbildung zu gewährleisten.