Kunststoffformenstahl
Kunststoffformenstahl, im Englischen „plastic mould steel“ genannt, ist ein Begriff für Werkzeugstahl, der speziell zur Produktion von Formen, Formrahmen und Formeinsätzen in der Kunststoffverarbeitung dient. Der Bedarf an Kunststoffformenstahl geht zurück auf die Einführung von Kunststoff in der industriellen Fertigung im Jahre 1938. Seither hat sich eine Vielzahl an verschiedenen Fertigungsverfahren und Produkten verbreitet, womit ein breites Spektrum an Anforderungen an die Werkzeuge aus Kunststoffformenstahl einhergeht. Die Ansprüche an Kunststoffformenstahl variieren unter anderem in Abhängigkeit von den eingesetzten Fertigungsverfahren, dem Verhalten der Kunststoffe bei ihrer Verarbeitung sowie der hervorzubringenden Geometrie, Größe, Haptik und Optik. Es ist nicht unüblich, dass diese Anforderungen teilweise im Gegensatz zueinander stehen und gegeneinander abgewogen werden müssen. In der Regel können nicht alle gewünschten Eigenschaften von einem einzigen Kunststoffformenstahl abgedeckt werden, sodass Sie als Anwender Prioritäten setzen und den Werkstoff sorgfältig auswählen müssen. Die Georg Grimm Edelstahlgroßhandlung bietet Ihnen dann gerne ein großes Sortiment an Kunststoffformenstahl an, unter anderem 1.2080, 1.2162, 1.2311, 1.2312, 1.2316, 1.2344, 1.2379, 1.2510, 1.2709, 1.2767 oder 1.2842.
Eigenschaften von Kunststoffformenstahl
Von herausragender Bedeutung für Kunststoffformenstahl sind seine hohe Härte und Festigkeit, durch die sich Risse und Verformungen weitgehend vermeiden lassen. Das Risiko solcher Schäden ist bei der Kunststoffverarbeitung in beträchtlichem Maße gegeben, da beispielsweise beim Spritzguss starke Kräfte in Form von Druck oder mechanischer Belastung auf Werkzeuge und Formen einwirken. Dabei beweist Kunststoffformenstahl eine hohe Druckfestigkeit wie auch Bruchzähigkeit bzw. Zähigkeit. Zu den weiteren Vorzügen von Kunststoffformenstahl zählen sein hoher Reinheitsgrad, seine Körnigkeit und sein gleichmäßiges Gefüge. Darüber hinaus bewährt sich Kunststoffformenstahl durch seine hohe Verschleißfestigkeit, die zu einem lediglich geringen Abrieb der Werkzeuge bei Berührungen mit Kunststoff führt. So trägt Kunststoffformenstahl dazu bei, langlebige Formen und Werkzeuge, niedrige Wartungskosten und Produktionssteigerungen zu sichern. Dadurch überzeugt Kunststoffformenstahl im Hinblick auf seine Wirtschaftlichkeit, wenngleich er aufgrund seiner Legierungselemente eher dem höheren Preissegment zugeordnet wird. Zudem zeigt Kunststoffformenstahl eine gute Korrosionsbeständigkeit im Kontakt mit Wasser, alkalischen Substanzen und chemisch aggressiven Medien. Die Korrosionsbeständigkeit lässt sich zusätzlich steigern, indem die Oberfläche beschichtet wird.
Verhalten unter Wärmeeinwirkung und Wärmebehandlung von Kunststoffformenstahl
Kunststoffformenstahl stellt eine gute Temperaturbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit unter Beweis. Die hohe Wärmeleitfähigkeit zeigt sich darin, dass Kunststoffformenstahl Wärme auf wirksame Weise – je nach Einsatzzweck – überträgt oder ableitet. Dadurch lässt sich die Temperatur bei der Kunststoffverarbeitung gezielt steuern und auf Ihren Verwendungszweck abstimmen. Diese Eigenschaft können Sie zum Beispiel dazu nutzen, um eine kontrollierte Kühlung der zu verarbeitenden Kunststoffe zu gewährleisten. Kunststoffformenstahl trägt auf diesem Wege dazu bei, die Dauer von Prozessen zu verkürzen, wodurch sich wiederum die Produktivität und Wirtschaftlichkeit erhöhen lässt.
Um besonders hohen Anforderungen gerecht zu werden, kann Kunststoffformenstahl speziellen Wärmebehandlungen unterzogen werden. Mithilfe der Wärmebehandlung kann zum Beispiel auf Eigenschaften wie die Festigkeit, Härte, Zähigkeit oder Verschleißfestigkeit Einfluss genommen werden. Während der Wärmebehandlung überzeugt Kunststoffformstahl in der Regel durch eine gute Durchvergütbarkeit. Ebenso zeigt Kunststoffformenstahl im Zuge der Wärmebehandlung eine gute Formbeständigkeit. Das Lieferprogramm der Georg Grimm Edelstahlgroßhandlung umfasst Kunststoffformenstahl sowohl in vorvergüteter als auch weichgeglühter Ausführung.
Bearbeitung von Kunststoffformenstahl
Kunststoffformenstahl zeichnet sich durch eine gute Bearbeitbarkeit aus, wodurch er die vielfältigen Ansprüche der Verbraucher an Produkte aus Kunststoff – vor allem in Bezug auf die Haptik und Optik – erfüllt. Eine wichtige Rolle spielt die hervorragende Polierbarkeit, die ebenso wie die gute Fähigkeit für photochemische Gravuren in der hohen Reinheit und Homogenität von Kunststoffformenstahl begründet liegt. Bei darüber hinausgehenden Anforderungen an die Reinheit und Oberfläche sollten Sie Kunststoffformenstahl in ESU-Qualität in Betracht ziehen. Damit gemeint ist Kunststoffformenstahl, der nach dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren gefertigt wurde und über eine besonders hohe Reinheit verfügt. Neben einer guten Narbfähigkeit wird Kunststoffformenstahl zumeist durch eine gute Beschichtbarkeit gekennzeichnet. Die Beschichtungen erhöhen für gewöhnlich die Verschleißfestigkeit der gefertigten Werkzeuge. Des Weiteren besitzt Kunststoffformenstahl mehrheitlich eine ausgezeichnete Zerspanbarkeit, die eine gute spanabhebende Bearbeitung der Werkstücke ermöglicht. Vorsicht ist hingegen geboten hinsichtlich der Schweißbarkeit, die bei manchen – aber bei weitem nicht bei allen – Kunststoffformenstählen gegeben ist.
Anwendungsbereich von Kunststoffformenstahl
Kunststoff ist aus dem Alltag kaum wegzudenken. Sei es in Form von Verpackungsmaterialien oder höherwertigen Produkten – Kunststoff ist allgegenwärtig. Überall dort, wo Kunststoffprodukte hergestellt werden, ist auch Kunststoffformenstahl im Werkzeugbau und Formenbau unumgänglich. Als Abnehmer ist an vorderster Stelle die Automobilindustrie zu nennen. Dorthin wird ein Großteil des hergestellten Kunststoffformenstahls geliefert, um daraus Werkzeuge und Formen zu fertigen. Kunststoffformenstahl wird des Weiteren vorwiegend für Konsumgüter aus den Bereichen der Freizeitindustrie, Spielwarenindustrie, Haushaltswarenindustrie und Elektronikindustrie eingesetzt. Darüber hinaus ist Kunststoffformenstahl in Industriezweigen wie dem Maschinenbau und der Bauindustrie anzutreffen. Nicht zuletzt stellt Kunststoffformenstahl einen verlässlichen Partner für die anspruchsvolle Luft- und Raumfahrttechnik dar. Aus Kunststoffformenstahl produzierte Teile sind beispielsweise Zylinder, Schnecken bzw. Schneckenwellen, Spritzdüsen, Einsenkpfaffen, Angießbuchsen, Verteilerstücke, Schließleisten, Führungen, Auswerfer, Rahmen, Spannplatten, Zentrierringe, Rückstromsperren sowie im Allgemeinen Werkzeuge zum Spritzen, zum Gießen und zur Extrusion. Ebenso vielfältig wie die Abnehmer und Produkte sind auch die Herstellungsverfahren, für welche sich Kunststoffformenstahl eignet, unter anderem das Spritzgießen, Pressformen, Schäumen, Kalandrieren, Profilextrudieren und Extrusionsblasformen.
Einsatzstahl und tief einhärtender bzw. durchhärtender Kunststoffformenstahl
Kunststoffformenstahl kann in verschiedene Unterkategorien aufgeteilt werden. Zu nennen ist Einsatzstahl, dessen Oberfläche gewöhnlich eine hohe Härte von ca. 60 HRC besitzt, woraus eine gute Verschleißfestigkeit und Polierbarkeit resultieren. Zugleich gewährleistet sein weicher Kern, dessen Festigkeit ca. 1.000 bis 1.300 N / mm² beträgt, eine gute Zähigkeit. Solcher Einsatzstahl wird vornehmlich für Pressformen und Spritzformen eingesetzt. Ein Vertreter ist der Werkstoff 1.2162, der eine gute Zerspanbarkeit und Hochglanzpolierbarkeit besitzt. Eine zweite Unterkategorie stellt tief einhärtender oder durchhärtender Kunststoffformenstahl dar. Merkmale von Werkstoffen wie 1.2080 oder 1.2379 sind eine gute Druckfestigkeit und Verschleißfestigkeit, wodurch sie sich eignen für Formen, mit denen Duroplaste mit Füllstoffen verpresst werden. Die Formen bleiben bei der Wärmebehandlung relativ maßbeständig und können wegen ihrer tiefen Einhärtung und Durchhärtung nachgebessert werden. Kunststoffformenstahl wie 1.2842 und 1.2510 empfiehlt sich durch seine Hochglanzpolierbarkeit für kleine Formen mit schlichten Gravuren. Der zähe Werkstoff 1.2344 überzeugt durch die Kombination einer guten Polierbarkeit und Zerspanbarkeit. Wenn Sie außerordentlich hohe Ansprüche an die Zähigkeit stellen, da an den von Ihnen zu fertigenden Formen beispielsweise dünne Stege vorgesehen sind, können Sie den Werkstoff 1.2767 in Betracht ziehen. 1.2767 kann zudem in Materialstärken bis 400 mm an der Luft gehärtet werden.
Vorvergüteter, korrosionsbeständiger und martensitaushärtender Kunststoffformenstahl
Eine weitere Unterkategorie ist auf Gebrauchsfestigkeit vergüteter Kunststoffformenstahl, der zumeist im Lieferzustand verarbeitet wird. Dieser Kunstststoffformenstahl empfiehlt sich für Formen, die aufgrund ihrer besonderen Größe und Komplexität bei der Wärmebehandlung anfällig für Härterisse, Maßänderungen und Verzug sind. Vorvergüteter Kunststoffformenstahl wie 1.2312 oder 1.2311 lässt sich gut bearbeiten und eignet sich für mittlere bis große Fertigungsserien. Um eine bessere Zerspanbarkeit und wirtschaftliche Bearbeitung bei Festigkeiten bis etwa 1.200 N / mm² zu ermöglichen, wird oftmals Schwefel beigemischt. Müssen Sie allerdings anspruchsvolle Polituren oder photochemische Ätzungen durchführen, sollten Sie Ihr Augenmerk auf weniger schwefelhaltige Werkstoffe richten. Den Kunststoffformenstahl 1.2311 können Sie beispielsweise photochemisch oder funkenerosiv bearbeiten. Die Verschleißfestigkeit lässt sich ferner durch eine Teniferierung steigern. Im Kontakt mit Kunststoffen, die dermaßen chemisch aggressiv sind, dass bereits bei der Herstellung der Formen Korrosionsgefahr besteht, sollten Sie korrosionsbeständigen Kunststoffformenstahl wie 1.2316 erwägen. Korrosionsbeständiger Kunststoffformenstahl senkt weiterhin das Risiko von Beschädigungen durch Schwitzwasser, wenn die Formen stillstehen. Für Sonderfälle, in denen sehr anspruchsvolle Formen mit dünnen Streben zu fertigen sind, empfiehlt sich martensitaushärtender Kunststoffformenstahl, der eine hervorragende Festigkeit, Zähigkeit und Maßgenauigkeit besitzt. Durch die Verwendung des Werkstoffs 1.2709, der normalerweise im lösungsgeglühten Zustand ausgeliefert wird, können Sie vermeiden, dass sich infolge einer Wärmebehandlung Verzug entwickelt.