Optimierte Werkzeugtemperierung benötigt Alternativen zu Stahl

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

Die Auswahl der Kupferlegierung hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab. So ist eine maximale Härte nicht immer mit der besten Verschleißbeständigkeit gleichzusetzen – und damit auch nicht mit einer langen Werkzeugstandzeit. In einem Spritzgießwerkzeug wirken zwei Beanspruchungsmechanismen auf die Kavität: die rheologische und die tribologische Beanspruchung.

Die Rheologie beschreibt die Verschleißmechanismen in der Kavität. Das heißt: Sie charakterisiert den Einfluss der Kunststoffschmelze während des Einspritzvorganges auf die kavitätsbildenden Komponenten. Alle kavitätsbildenden Werkzeugkomponenten unterliegen dieser Beanspruchung bei jedem Schuss.

Beschichtung oder Verbundtechnik sorgt für höhere Härte

Im Gegensatz zur Charakterisierung des Schmelzeeinflusses ermöglicht die Tribologie, den Verschleiß an bewegten Werkzeugkomponenten zu bestimmen. Letztendlich sind es die vier Verschleißmechanismen, die einen tribologischen Verschleiß verursachen: die Abrasion, die Adhäsion, die Korrosion und die Kavitation. Zusammengefasst kann man sagen, dass von diesen vier Verschleißmechanismen lediglich bei der Abrasion eine hohe bis höchste Härte unbedingt erforderlich ist.

Eine im Vergleich zu Werkzeugstählen niedrigere Härte muss daher nicht unbedingt von Nachteil sein. Fest steht jedoch, dass die wesentlich höhere Wärmeleitfähigkeit der Kupferlegierungen als eindeutiger Vorteil verbucht werden kann. Ist eine höhere Härte der Legierungen erforderlich, lässt sie sich durch Beschichtung erreichen.

Sind Beschichtungen nicht mehr ausreichend, können immer noch sogenannte Verbundtechniken die Lösung sein. Dabei handelt es sich um spezielle, meist metallurgische Werkstoffverbunde. So können für Kavitätsbereiche mit geforderter hoher Wärmeleitfähigkeit Hovadur-Legierungen verwendet werden. In Bereichen mit mechanischem Verschleiß wird dabei weiterhin auf Werkzeugstähle oder hochverschleißfeste Werkstoffe zurückgegriffen.

Anwendungen für hochwertige Kupferlegierungen mit oder ohne Verbund mit Werkzeugstahl bieten unter anderem Spritzgießwerkzeuge für Schraub- und Verschlusskappen. Die Wärmeleitfähigkeit dieser Kupferwerkstoffe verkürzt zum Beispiel die Zykluszeit und erhöht gleichzeitig die Produktionssicherheit. Dadurch wird die Produktivität gesteigert.

* Jürgen Barz ist Leiter Produktmanagement bei der Schmelzmetall Deutschland GmbH, 97854 Steinfeld-Hausen.

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