Chem-Trend unterstützt Anwender im Druckguss bei der Steigerung von Produktivität und Qualität

Die Funktion eines Formentrennstoffes ist es, die Produktion von hochqualitativen Gussteilen zu unterstützen. Gleichzeitig müssen negative Auswirkungen auf das Arbeitsumfeld, die Umwelt und das Abwasser minimiert werden. Dabei muss alles vermieden werden, was die leichte Entformung des Gussteils aus dem Formwerkzeug verhindert. Chem-Trends Verbundenheit mit der Druckguss-Industrie reicht zurück bis in die späten 1960er Jahre, als Chem-Trend durch die Die Casting Research Foundation als führender Anbieter anerkannt wurde. Durch die Zusammenarbeit mit Anwendern weltweit hat Chem-Trend umfassende Kenntnisse von den Problemstellungen in der Druckguss-Industrie. Dazu gehören:

  • Kleben des Metalls an der Form (Solder)
  • Porosität
  • Karbon-Ablagerungen in der Form
  • Kaltverschweißung
  • Fish Eye
  • Minimierung von Umweltbelastungen

Kleben des Metalls an der Form

Soldering on the dieKleben des Metalls an der Form (Solder) wird verursacht durch die Reaktion der geschmolzenen Legierung mit dem Werkzeugstahl, wobei bestimmte Legierungen anfälliger für Metallverklebungen sind als andere. Dieses Problem wird durch hohe Temperaturen und Erosion beschleunigt. Das Kleben des Metalls an der Form kann durch eine Barrierebeschichtung zwischen dem geschmolzenen Metall und dem Werkzeugstahl verhindert oder zumindest minimiert werden. Chem-Trend hat eine breite Vielfalt von Formentrennstoffen entwickelt, die in verschiedenen Temperaturbereichen und mit unterschiedlichen Legierungen optimal zusammenwirken. Chem-Trends patentierte Polymere bieten herausragende Leistung bei hohen Temperaturen. Für kühlere Formwerkzeuge sind silikonfreie Varianten verfügbar.

Porosität

Eines der größten Probleme beim Druckguss ist die Porosität. Das Druckgieß-Verfahren wird häufig eingesetzt, um leichte Komponenten aus leichten Metallen herzustellen, die schwere Eisen- oder Stahlteile ersetzen. Da die intrinsische Festigkeit dieser leichteren Metalle geringer ist als die von Stahl, muss alles vermieden werden, was die Festigkeit der Komponente negativ beeinflussen könnte. Kleine Poren im Querschnitt des Gussteils können große Auswirkungen auf die Bruchfestigkeit haben.

Die beiden Haupttypen der Porosität sind Gas-Porosität und Lunker-Porosität. Gas-Porosität ist eine Folge der hohen Geschwindigkeiten, mit denen das Metall in die Form eingespritzt wird. Jedoch kann dieses Problem durch Wasser in der Form oder die Zersetzung von organischen Verbindungen im Formwerkzeug und der Gießkammer verstärkt werden – Komponenten, die als Inhaltsstoffe von Kolbenschmierstoffen vorkommen. Chem-Trends Produkte können präzise dosiert werden und produzieren nur kleinste Mengen an Zersetzungsstoffen. Sie haben somit einen zu vernachlässigenden Einfluss auf die Gas-Porosität des Gussteils.

Defekte durch Gasporosität Defekte durch Schrumpfungsporosität
Defekte durch Gasporosität Defekte durch Schrumpfungsporosität


Overspray on the dieGas-Porosität kann darüber hinaus durch Überlauf und Entlüftung minimiert werden. Auf diese Weise können eingeschlossene Luft und Zersetzungsprodukte aus dem Gusskörper entweichen, bevor das Metall erstarrt. Die Wahl des richtigen Gießkammer-Durchmessers und eine optimale Füllgeschwindigkeit sind ebenfalls Faktoren, die Porosität minimieren können. Da Formentrennstoffe üblicherweise aufgesprüht werden, lässt es sich nicht vermeiden, dass ein bestimmter Anteil des Sprays auf Stellen außerhalb des anvisierten Bereichs gelangt, zum Beispiel auf die Entlüftungsvorrichtungen. Dieser Effekt wird als Overspray bezeichnet. Wenn nun das Wasser verdunstet, können sich Trennstoffrückstände in den Entlüftungskanälen absetzen. Diese bleiben erhalten, auch wenn die Gussteile extrahiert werden, was den Durchflussweg der entkommenden Gase im Laufe der Zeit behindern kann. Chem-Trend hat eine Serie an Formentrennstoffen entwickelt, die den Overspray-Effekt minimieren und so die Qualität der Gussteile steigern.

Lunker-Porosität tritt auf, da die meisten gegossenen Metalle im flüssigen Zustand eine etwas geringere Dichte haben als im festen Zustand. Das führt dazu, dass das Metall, wenn es erstarrt, weniger Raum einnimmt. Die Schrumpfung kann minimiert werden, wenn das flüssige Metall in die Form eintritt, während es erstarrt. Allerdings können bei einem Gussteil mit vielen verschiedenen Querschnitte „Hot Spots“ auftreten. Diese Bereiche des Gussteils bleiben flüssig, nachdem alle anderen Teile bereits erstarrt sind. Dies verursacht eine Schrumpfungs-Pore in dem Moment, wo auch dieser Bereich erstarrt. Lunker-Porosität lässt sich durch verbessertes Formwerkzeug-Design, Druckintensität und Metalltemperatur kontrollieren. Chem-Trends Formentrennstoffe tragen durch verbesserte Kühleigenschaften dazu bei, das Auftreten von „Hot Spots“ zu vermeiden.

Aufbau von Karbon-Ablagerungen in der Form

Carbon or in-cavity build-upIm Laufe der Zeit können sich in der Form Karbon-Ablagerungen bilden. Dabei handelt es sich nicht um Metallverklebungen, sondern um eine dunkle Schicht an der Oberfläche der Form, die nicht entfernt werden kann, ohne die Legierung chemisch zu lösen. Wenn ein Formentrennstoff in die Form gesprüht wird, verdampft das Wasser und hinterlässt einen dünnen Trennstoff-Film, der die Entformung ermöglicht und das Kleben des Metalls an der Form verhindert. In einigen Fällen – besonders wenn das Formwerkzeug unter geringeren als den vorgegebenen Temperaturen betrieben wird – lässt sich dieser Film nicht vollständig entfernen und baut sich in der Form immer weiter auf. Der einfachste Weg, dies zu korrigieren, wäre die Reduzierung der Menge des aufgetragenen Formentrennstoffs. Da die Temperaturen in den verschiedenen Bereichen einer komplexen Form jedoch sehr unterschiedlich sein können, würde die Reduzierung der Sprühmenge zu unerwünschten Metallverklebungen führen. Chem-Trends Formentrennstoffe bieten ein ausgezeichnetes Gleichgewicht zwischen Hochtemperatur- und Niedrigtemperatur-Filmbildung, was einen einheitlichen Schutz ermöglicht und das Problem der Karbon-Ablagerungen minimiert.

Spray head residue on die cast machineEine weitere verbreitete Ursache des Aufbaus von Ablagerungen in der Form ist das Verdünnungswasser. Im Allgemeinen wird empfohlen, für die Verdünnung von Formentrennstoffen enthärtetes Wasser zu benutzen. Wenn hartes Wasser verwendet wird, setzen sich die gelösten Kalzium- und Magnesiumsalze ab, wenn das Wasser verdampft. Diese Materialien werden von geschmolzenem Metall nicht zersetzt und können sich somit in der Form ansammeln. Eine chemische Analyse der Rückstände wird fast immer Komponenten von Formentrennstoffen nachweisen. Durch die Anwesenheit von Härtesalzen kann das Verdünnungswasser eindeutig als Hauptursache identifiziert werden. Störungen im Wasser-Enthärtungs-System können zu Härte-Ablagerungen in der Form führen.

Kaltverschweißung

"Cold shut" defect on die cast partGelegentlich weisen Gussteile dunkle Linien auf der Oberfläche auf, die mit dem Fließweg des geschmolzenen Metalls übereinzustimmen scheinen. Das betrifft insbesondere Magnesium-Legierungen und sehr dünne Bereiche. In extremen Fällen füllt das Gussteil nicht vollständig. In anderen Fällen weist die Oberfläche des Gussteils eine rissähnliche Erscheinung auf, bei der es sich tatsächlich um zwei aufeinander erstarrte Metallschichten handelt. Dies wird als Kaltverschweißung bezeichnet. Diese Erscheinung ist Hinweis darauf, dass ein Gussteil zu erstarren begonnen hat, bevor die Form vollständig befüllt wurde. Ursachen hierfür können zu geringe Formtemperaturen oder zu schnelles Abkühlen sein. Chem-Trends Formentrennstoffe regulieren den Hitzetransfer auf die Form und haben sich bei der Lösung dieses Problems als sehr erfolgreich erwiesen.

Fish Eye

Example of "fish eye" paint defectGussteile werden häufig durch Verfahren wie Lackieren, Galvanisieren oder Verkleben weiterverarbeitet. Da Formentrennstoffe entwickelt wurden, um das Verkleben des Gussteils mit dem Formwerkzeug zu verhindern, können sie störend auf solche Verarbeitungsschritte wirken. Wenn Gussteile vor der Weiterverarbeitung nicht richtig gereinigt werden, kann ein ‘Fish Eye’-Defekt auftreten. Chem-Trends Formentrennstoffe können mittels einer alkalischen Wäsche, die vor der Weiterverarbeitung durchgeführt wird, leicht entfernt werden.

Minimierung von Umweltbelastungen

Die ersten Trennstoffe bestanden aus Ölen, die manuell auf die heiße Form aufgetragen wurden, bevor das geschmolzene Metall eingegossen wurde. Dies stellte ein hohes Gesundheits- und Sicherheitsrisiko dar. Chem-Trend leistete Pionierarbeit bei der Entwicklung von sicheren Alternativen. Heutzutage werden im Druckgieß-Verfahren überwiegend wasserbasierte Formentrennstoffe eingesetzt. Üblicherweise werden diese als konzentrierte Emulsion geliefert und vor dem Einsatz im Druckgieß-Prozess mit Wasser verdünnt. Chem-Trend ist industrieweit führend in der Entwicklung neuer und innovativer Rezepturen, die den wachsenden technologischen Herausforderungen, denen die Industrie gegenübersteht, gerecht werden. Höhere Verdünnungsverhältnisse und geringere Auswirkungen auf die Umwelt waren wichtige Weiterentwicklungen in den letzten zehn Jahren. Jüngste Entwicklungen brachten Produkte hervor, die unter extrem hohen Temperaturen Anwendung finden können, den Aufbau des Overspray-Effekts enorm reduzieren und die Produktivität des Druckgieß-Verfahrens signifikant steigern. Mehr über die Vorteile unserer Produkte beim Einsatz in der Praxis erfahren Sie in den folgenden Fallstudien: Hilfsstoffe sorgen für Mehrwert, Steigerung der Produktivität durch innovative Produkte und Leistungsstarke Produkte führen zu signifikanten Einsparungen im Betrieb.

Der Gebrauch von Wasser zur Verdünnung von konzentrierten Formentrennstoffen generiert eine signifikante Menge an Abwasser. Um diesem Problem entgegenzutreten, hat Chem-Trend Formentrennstoffe in Form von Trockenpulver entwickelt, die elektrostatisch oder pneumatisch auf die Form aufgetragen werden können. Diese schmelzen bei Kontakt mit der heißen Formoberfläche, wobei sie eine dünne und gleichförmige Schutzschicht bilden. Darüber hinaus verursachen Pulver-Formentrennstoffe keinen thermischen Schock, was die Materialermüdung minimiert und auf diese Weise die Standzeiten verlängert.

Speziell für Anwendungen mit sehr schnellen Zykluszeiten und niedrigen Formtemperaturen bietet Chem-Trend eine Reihe lösemittelbasierter Formentrennstoffe an. Auf höchste Effizienz ausgerichtet, minimieren die sehr langen Applikationsintervalle und niedrigen Betriebstemperaturen das Risiko der Flammenbildungen und ermöglichen die Produktion von sauberen, hellen Gussteilen.

Chem-Trends langjährige Erfahrung bei der Lösung von Problemen beim Druckgieß-Verfahren kann auch Ihnen helfen, spezifische Fragen zu klären. Kontaktieren Sie einen unserer Experten.

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Ressourcen

Fallstudie:

  • Steigerung der Produktivität durch innovative Produkte

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Allgemeine Fragen:

  • Wie kann das Verdünnungsverhältnis des Formentrennstoffs kontrolliert werden?

    Das Verdünnungsverhältnis des Formentrennstoffs kann mittels eines LaMotte Messgeräts geprüft werden. Dabei wird eine Probe des verdünnten Trennstoffs in das Messinstrument eingebracht und der Messwert wird mit der Standard-Kalibrierkurve verglichen. Automatisierte Systeme, welche die Verdünnung automatisch prüfen, sind ebenfalls erhältlich.

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