Formtemperierung



Beim Druckgießen übernimmt die Formtemperierung mit einem Temperiergerät (Öltemperiergerät oder Druckwassergerät) die Aufgaben des Aufheizens (siehe Formenvorwärmung) und des Haltens der Form auf Betriebstemperatur, wobei Letzteres sowohl das Heizen als auch das Kühlen der Druckgießform einschließt (vielfach wird daher auch die Bezeichnung Heiz-Kühlgeräte für Temperiergeräte verwendet).

Von einer Formenvorwärmung mittels Gasbrennern, wie sie in der Praxis teilweise noch Anwendung findet, wird abgeraten, da diese vorstehende Formteile, wie dünne Kerne und Auswerferstifte, stärker aufheizen als dickwandigere Formbereiche. Dadurch besteht die Gefahr von lokalen Überhitzungen des wärmebehandelten Formenstahles (s. Warmarbeitsstahl), die wie eine nachträgliche Anlassbehandlung wirken und die Festigkeit vermindern können. Vereinzelt werden aber Infrarotstrahler oder keramische Gasstrahler verwendet, die eine gleichmäßigere Wärmeverteilung ermöglichen. Geräte dieser Art werden zwischen in Rahmen- oder Kastenform gebaut und zwischen die geöffneten Formhälften eingehängt. Aber auch hier ist darauf zu achten, dass es zu keinen unzulässigen Überhitzungen durch Wärmestaus an exponierten Formbereichen kommt.

Vielfach werden die Formen heute vor dem Aufspannen auf Formenvorwärmstationen vorgewärmt, doch ist stets zu prüfen, ob die Anwärmung schon ausreicht oder ob sie nach dem Aufspannen noch fortgesetzt werden muss. Die Kenntnis und die Beherrschung der thermischen Vorgänge in der Form sind daher wichtige Faktoren zur Erreichung einer gleichmäßig hohen Qualität der Druckgussteile sowie zur Erzielung von hohen Formenstandzeiten. Bei der Produktion von Druckgussteilen spielt der Wärmehaushalt der Druckgießform (s. a. Wärmebilanz) zudem eine entscheidende Rolle hinsichtlich der Teilequalität und der Zykluszeit. Sowohl für die Formfüllung als auch Erstarrung des Gussteiles ist die, sich im quasistationären Betriebszustand einstellende, mittlere Formtemperatur von entscheidender Bedeutung (Bild 1).

In Bereichen, wo eine hohe Gussqualität gefordert wird, stellen die Formtemperatur als auch die Formwandtemperatur primäre Qualitätskriterien für die Druckgussteile dar. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, dass die in der Tabelle 1 genannten Höchstwerte der Formtemperatur weder beim Vorwärmen noch während des Gießbetriebes überschritten werden sollten.

Jede Druckgießform sollte vor Produktionsbeginn auf eine Betriebstemperatur erwärmt werden, die der für den Gießbetrieb erforderlichen mittleren Formtemperatur entspricht. Im Allgemeinen gilt, dass die Formenstandzeit verlängert wird bzw. die Form am besten geschont wird, wenn der Temperaturunterschied zwischen Gieß- und Formtemperatur möglichst gering ist. Ein Druckgießen mit einer kalten oder ungenügend vorgewärmten Form führt zu hohen Spannungen in der Werkzeugoberfläche. Die Höhe dieser Spannungen wird in erster Linie durch die sich einstellende, instationäre Temperaturverteilung bestimmt.

Die Ursache für die Ausbildung einer instationären Verteilung sind hohe Temperaturdifferenzen zwischen metallbeaufschlagter Formwand und dem Werkzeugkern. Eine Optimierung der Formtemperaturen sowohl hinsichtlich gleichmäßiger Temperaturverteilung als auch Spitzentemperatur an der Oberfläche kann die frühzeitige Schädigung des Werkzeuges, vor allem in Form von Brandrissbildung oder Spannungsrissen verzögern und erhöht somit signifikant die Standzeit der Form.

Führende Anbieter von Heiz-/Kühlgeräten (Öl- und Druckwassertemperiergeräten) sind:
Robamat Automatisierungstechnik GmbH, aic Reloplas GmbH, Thermobiehl GmbH, Tooltemp GmbH.

Weiterführende Stichworte:

Wärmebilanz


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