Spritzgießformen Optimierte Werkzeugtemperierung benötigt Alternativen zu Stahl

Kurze Zykluszeiten und hohe Spritzgießteil-Qualität sind die Hauptanforderungen an Werkzeuge zum Kunststoffspritzgießen. Der Werkzeugtemperierung kommt dabei eine Hauptrolle zu. Sie hat Kupferlegierungen und Aluminium-Mehrstoffbronzen wegen der besseren Wärmeleitung im Vergleich zu Werkzeugstahl ins Spiel gebracht.

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Schages GmbH & Co.KG

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

trivid GmbH

Schmelzmetall Deutschland GmbH

BDG - Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie e.V.

Die Anforderungen des globalen Marktes sind so einfach wie gnadenlos. Beispiel dafür ist das Spritzgießen von Kunststoffteilen. Die bestmögliche Spritzgießteil-Qualität wird vorausgesetzt, und das unter einem ständig wachsenden Kostendruck.

Diese Herausforderung lässt sich nur mit modernen Spritzgießformen meistern. Damit können Formteile in kürzestmöglicher Zykluszeit gefertigt werden. Über die gesamte Standzeit hinweg müssen die Werkzeuge produktionssicher funktionieren. Dabei spielt die Wärmeleitfähigkeit der für den kavitätsbildenden Bereich eingesetzten Werkstoffe eine entscheidende Rolle. Eine hohe Wärmeleitfähigkeit der Kavitätswerkstoffe sorgt für eine sehr schnelle Wärmeverteilung und somit für eine sehr gleichmäßige Werkzeugwandtemperatur. Dies ist ein entscheidender Faktor für die Qualität der Spritzgießteile (Bild 1).

Hohe Qualität der Legierungen durch Vakuumguss

Die Abkühlzeit, die Einspritztemperatur und die Entformungstemperatur bestimmen maßgeblich die Zykluszeit. Die Abkühldauer hat einen Anteil von bis zu 70% an der Gesamtzykluszeit. Hochwertige Kupferlegierungen erfüllen die sich daraus ergebenden thermischen Anforderungen (Bild 2). Seit der Gründung der Schmelzmetall AG, Gurtnellen (Schweiz), vor mehr als fünfzig Jahren wurde dort der Fokus auf die Entwicklung von Kupferlegierungen gelegt – mit dem Ziel die Legierungseigenschaften zu optimieren. Heute ist die Schmelzmetall-Gruppe der führende Hersteller ausscheidungshärtender Hochleistungs-Kupferwerkstoffe.

Je nach Anwendung kann es notwendig sein, die Gleit- oder Verschleißschutzeigenschaften der verwendeten Kupferlegierung zu optimieren. Dies lässt sich problemlos mithilfe geeigneter Beschichtungen erreichen (Bild 3). Grundsätzlich eignen sich für Spritzgießwerkzeuge verschiedene Kupferlegierungen.

Bei Schmelzmetall sind sie in der Hovadur-K- und -B-Reihe zusammengefasst. Kennzeichnend für die Legierungen der K-Reihe sind eine gute Härte und Festigkeit sowie eine 10- bis 14-fach höhere Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Werkzeugstählen.

Aluminium-Mehrstoffbronzen der B-Reihe haben ausgezeichnete Gleiteigenschaften

Die Aluminium-Mehrstoffbronzen der B-Reihe haben dagegen ausgezeichnete Gleiteigenschaften und eine dreimal höhere Wärmeleitfähigkeit als Werkzeugstähle. Zudem lassen sie sich sehr gut senkerodieren und schutzgasschweißen. Die Legierungen beider Reihen werden im Vakuumguss erstellt. Zusammen mit der extrem hohen Reinheit der Ausgangsstoffe sorgt dieses Verfahren für einen hohen reproduzierbaren Qualitätsstandard.

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