In der Formenbauindustrie bestimmt die Materialauswahl direkt die Lebensdauer, Präzision und Produktionseffizienz einer Form. Unter verschiedenen Arbeitsbedingungen (z. B. Spritzgießen, Stanzen, Schmieden) variieren die Anforderungen an Formen – wie Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit – erheblich. Vier Kerntypen vonFormmaterialiensind mit gezielten Eigenschaften konzipiert. Sie bieten präzise Lösungen für den Formenbau in Bereichen wie Haushaltsgeräte, Automobil und Maschinenbau. Und sie helfen Unternehmen, die Wiederbeschaffungskosten zu senken und die Stabilität der Produktqualität zu verbessern.
Kunststoff-Formmaterialien sind speziell für den Spritzgussprozess konzipiert und müssen der korrosiven Wirkung der Kunststoffschmelze standhalten und den Anforderungen der Hochfrequenz-Entformung genügen.
Haupteigenschaften: Hohe Polierbarkeit (gewährleistet eine glatte Oberfläche für Kunststoffteile), Korrosionsbeständigkeit (beständig gegen korrosive Kunststoffe wie PVC) und gute Bearbeitbarkeit.
Typische Materialien: P20, 718H. Diese eignen sich für Formen zur Herstellung von Kunststoffteilen wie Gehäusen von Haushaltsgeräten, Komponenten für den Automobilinnenraum und Artikeln des täglichen Bedarfs. Beispielsweise benötigen Formen zur Herstellung transparenter Kunststoffbecher Materialien, die hochglanzpoliert werden können. Dies vermeidet Kratzer auf der Kunststoffoberfläche und sorgt für ein hochwertiges Erscheinungsbild des Produkts. Gleichzeitig sorgt die Korrosionsbeständigkeit dafür, dass die Form länger hält. Es reduziert auch Ausfallzeiten aufgrund häufiger Wartung.
Kaltarbeitsmatrizenmaterialien sind für die Metallverarbeitung bei Raumtemperatur konzipiert und müssen hohen Stößen und Reibungen standhalten.
Kerneigenschaften: Hohe Härte, hohe Verschleißfestigkeit und Schlagzähigkeit. Sie können Prozessen wie Stanzen, Scheren und Kaltfließpressen standhalten.
Typische Materialien: Cr12MoV und DC53. Geeignet für Stanzwerkzeuge für Automobilbleche, Schneidwerkzeuge für Metallteile und Kaltstauchwerkzeuge für Verbindungselemente. Beispielsweise benötigen Stanzformen für Autotürbleche hochverschleißfeste Materialien. Diese Materialien können der wiederholten Reibung durch Metallbleche standhalten. Dies verhindert Maßabweichungen von Stanzteilen (verursacht durch zu starken Verschleiß der Formkante) und sorgt für Präzision in der Massenproduktion.
Heiße ArbeitFormmaterialiensind für die Hochtemperatur-Metallverarbeitung geeignet und müssen Hochtemperaturoxidation und wechselndem Thermoschock standhalten.
Kerneigenschaften: Hochtemperaturbeständigkeit (hält 800–1200 °C stand), thermische Ermüdungsbeständigkeit (verhindert Rissbildung durch Temperaturwechsel) und gute Wärmeleitfähigkeit.
Typische Materialien: H13 und 5CrNiMo. Diese eignen sich für Druckgussformen aus Aluminiumlegierungen, Schmiedeformen und Warmextrusionsformen. Beispielsweise benötigen Druckgussformen für Zylinderblöcke aus Aluminiumlegierungen von Automobilmotoren hochtemperaturbeständige Materialien. Diese Materialien können dem Scheuern durch Hochtemperatur-Aluminiumflüssigkeit standhalten. Die thermische Ermüdungsbeständigkeit reduziert Risse in der Form, die durch wiederholte thermische Zyklen verursacht werden. Dies verlängert die Lebensdauer der Form.
Spezielle Formmaterialien lösen „unkonventionelle Arbeitsbedingungen“ und schließen die Anwendungslücken traditioneller Materialien:
Kerntypen:
Keramische Formmaterialien (hochtemperaturbeständig, verschleißfest, geeignet für das Präzisionsformen von Keramikteilen);
Verbundformmaterialien (leicht, hochfest, geeignet für Formen leichter Luft- und Raumfahrtkomponenten);
Pulvermetallurgische Formmaterialien (hohe Dichte, geeignet für Formen von Präzisionsteilen aus der Pulvermetallurgie);
Beispiel: Warmumformwerkzeuge für Bauteile aus Titanlegierungen im Luft- und Raumfahrtbereich benötigen hochtemperaturbeständige Verbundwerkstoffe.
Diese Materialien gewährleisten Festigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung des Formgewichts, verbessern die betriebliche Flexibilität und erfüllen die besonderen Anforderungen der High-End-Herstellung von Formen.
| Formmaterialtyp | Kernmerkmale | Geeignete Arbeitsbedingungen/Prozesse | Typische Anwendungsfälle |
|---|---|---|---|
| Kunststoffformmaterialien | Hohe Polierbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, gute Bearbeitbarkeit | Kunststoffspritzguss | Formen für Gehäuse von Haushaltsgeräten und Komponenten für den Automobilinnenraum |
| Kaltarbeitsformmaterialien | Hohe Härte, hohe Verschleißfestigkeit, Schlagzähigkeit | Metallkaltprägen, Scheren, Kaltfließpressen | Formen für Automobilbleche, Hardware-Scheren |
| Warmarbeitsformmaterialien | Hochtemperaturbeständigkeit, thermische Ermüdungsbeständigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit | Metalldruckguss, Schmieden, Warmfließpressen | Formen für Zylinderblöcke aus Aluminiumlegierung, Schmiedeteile |
| Spezielle Formmaterialien | Hohe Temperaturbeständigkeit/leicht/hohe Dichte | Präzisionskeramikformung, Herstellung von Luft- und Raumfahrtkomponenten | Formen für Präzisionskeramik und Komponenten aus Titanlegierungen |
Momentan,Formmaterialienentwickeln sich in Richtung „Hochleistungsentwicklung“: Optimierung von Legierungszusammensetzungen zur Verbesserung der Materialverschleißfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit sowie Entwicklung von Nanobeschichtungstechnologien zur weiteren Verlängerung der Werkzeuglebensdauer – alles, um den Anforderungen an Präzisionsformen in High-End-Fertigungsbereichen wie neuen Energiefahrzeugen und der Luft- und Raumfahrt gerecht zu werden. Als „Kernfundament“ des Formenbaus bieten diese vier Materialtypen präzise Unterstützung für unterschiedliche Arbeitsbedingungen und helfen Unternehmen dabei, eine effiziente und qualitativ hochwertige Formenproduktion zu erreichen.
