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Werkzeuge und Formen - Spritzgießwerkzeuge

Die richtige Materialwahl

Auszug aus
Rainer Dangel

Spritzgießwerkzeuge für Einsteiger

06/2015, 344 Seiten, € 39,99
ISBN: 978-3-446-44352-5
S. 76-79

Die Auswahl des richtigen Materials für den Bau von Spritzgießwerkzeugen wird von einer ganzen Menge von Rahmenbedingungen und Faktoren definiert und beeinflusst. Es muss die richtige Balance zwischen Produktlebenszyklus, Kosten und Qualität gefunden werden.

Ausbringungsmenge

Einer der wichtigsten Faktoren ist die Ausbringungsmenge über die Lebensdauer des Spritzgießwerkzeugs. Bei einem Musterwerkzeug, aus dem nur 100 Teile gespritzt werden, kann es oft schon ausreichen, wenn das Werkzeug aus Aluminium hergestellt ist. Zu diesem Zweck gibt es ein spezielles Aluminium mit hoher
Festigkeit für den Formenbau.

Soll das Werkzeug für eine mittlere Stückzahl von z. B. 100.000 Teilen ausgelegt sein, ist eine bedeutend bessere Qualität des Materials notwendig. Der Formrahmen ist beispielsweise aus vergütetem Werkzeugstahl 1.2312. Die Formeinsätze und Schieber können aus einem Warmarbeitsstahl 1.2343 sein.

Oberfläche

Ein weiterer Faktor ist die Oberfläche des fertigen Kunststoffteils. Nicht jede Stahlsorte eignet sich für eine Sichtfläche. Bei einer hochglänzenden Oberfläche sollte im Werkzeugstahl Chrom enthalten sein. Hier eignen sich beispielsweise die Materialien 1.2083, 1.2343 oder 1.2344 in der ESU-Güte. Alle drei Stähle eignen sich auch für eine Oberfläche, die durch Erodieren erzeugt wird. Speziell in der Automobilindustrie werden sehr viele Kunststoffteile im Sichtbereich mit einer genarbten Oberfläche (Textur) gefordert. Die Ledernarbung ist so eine mögliche Oberfläche. Sie wird in den Formeinsatz geätzt und bildet sich dann als Lederstruktur im Kunststoffteil ab. Als mögliche Stahlsorte eignet sich auch hier 1.2343.

Abrasive Kunststoffe

Wird in einem Spritzgießwerkzeug, das als Dauerläufer für Millionen von Kunststoffteilen
geplant ist, ein z. B. mit Glasfaser gefüllter Kunststoff eingesetzt, führt das unweigerlich zu Problemen, wenn das Werkzeug aus dem falschen bzw. zu weichem Stahl hergestellt wurde. Speziell im Bereich des Angusses kommt es hier zu einer Ausschwemmung des Stahls. Der Kunststoff wirkt durch die Glasfaser wie Schmirgelpapier. Er poliert sowohl direkt im Anguss als auch die Fläche, auf die der Kunststoff als erstes in die Kavität trifft. Der Anguss wird langsam größer und die besagte Fläche bekommt mit der Zeit eine Delle. Der Formeinsatz für so einen Kunststoff muss deshalb aus einem sehr harten, durchgehärteten Werkzeugstahl gearbeitet werden. Ein Vorschlag könnte der 1.2363, oder der 1.2379 sein.

Das Material entscheidet mit über die Qualität eines Werkzeugs. Beispielwerkzeug von Color Metal. © Hanser/Schröder

Eine weitere, oft praktizierte technische Lösung ist, die beiden Stellen am Anguss selber und die oben angesprochene Fläche partiell mit diesem verschleißfesten Material als kleinen Einsatz auszubilden und dort im Werkzeug einzubauen. Dieser kann dann bei Verschleiß ausgetauscht werden, ohne einen neuen Formeinsatz anfertigen zu müssen. Ein solcher Einsatz kann auch aus Hartmetall oder Keramik sein.


Rostfreie Stähle

Unter den Kunststoffen gibt es Sorten und Typen, die beim Erhitzen und Verarbeiten chemisch reagieren. Man sagt auch: sie gasen aus. Diese Gase lassen alles im näheren Umfeld korrodieren, also rosten. Aus diesem Grund werden Spritzgießwerkzeuge, in denen solche Materialien verarbeitet werden (wie beispielsweise PVC), aus rostfreien Stählen hergestellt. Mögliches Material für den Formaufbau mit all seinen Platten kann 1.2085 sein. Dieses Material enthält den notwendigen Anteil Chrom.

Auszug aus
Rainer Dangel

Spritzgießwerkzeuge für Einsteiger

06/2015, 344 Seiten, € 39,99
ISBN: 978-3-446-44352-5
S. 76-79
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