Warmtebehandeling voor kunststofspuitgieten

Warmtebehandeling is een cruciaal proces bij de productie van kunststof spuitgietmatrijzen. Het verbetert de mechanische eigenschappen van gereedschapsstaal, waardoor de hardheid, slijtvastheid, taaiheid en maatvastheid worden vergroot. Een juiste warmtebehandeling zorgt ervoor dat matrijsonderdelen bestand zijn tegen de zware omstandigheden tijdens spuitgietcycli, zoals hoge druk, temperatuurschommelingen en de schurende werking van de polymeerstroom.

Waarom warmtebehandeling?

Bij het vervaardigen van matrijzen zijn de belangrijkste doelstellingen van de warmtebehandeling

• Verhoging van de oppervlaktehardheid voor slijtvastheid en een langere levensduur van de matrijs
• Het wegnemen van interne spanningen die tijdens de bewerking of vonkverspaning zijn ontstaan
• De taaiheid verbeteren om scheuren of afbrokkelen onder belasting te voorkomen
• Het stabiliseren van de afmetingen vóór de eindafwerking en montage
• Verbetering van de corrosiebestendigheid bij gebruik met roestvrij gereedschapsstaal

1. Voorverwarmen

Voor het harden wordt het matrijsstaal langzaam voorverwarmd (meestal tot 400–800 °C, afhankelijk van de staalsoort) om thermische schokken en vervorming te voorkomen. In deze fase wordt de temperatuur in het gehele onderdeel gelijkmatig verdeeld.

2. Verharding

Het staal wordt verwarmd tot zijn kritische temperatuur (ongeveer 850–1050 °C) om de microstructuur om te zetten in austeniet. Vervolgens wordt het snel afgekoeld (geblust) in olie, lucht of vacuüm, waardoor martensiet ontstaat en een hoge hardheid wordt bereikt.

3. Afkoelen

Het afkoelmedium wordt gekozen op basis van het staaltype en de geometrie van het onderdeel:
Afkoelen in olie: Matige afkoelsnelheid voor gelegeerde staalsoorten
Lucht- of gasafkoeling: Voor luchtverhardende staalsoorten zoals H13
Vacuümafkoeling: Wordt gebruikt om oxidatie en vervorming tot een minimum te beperken

4. Tempereren

Direct na het afschrikken zorgt het ontlaten ervoor dat interne spanningen worden weggenomen en dat de hardheid op een bewerkbaar niveau wordt gebracht. De gebruikelijke tempertemperaturen liggen tussen 150 en 600 °C. De meeste matrijsstaalsoorten worden twee- of driemaal getemperd om uniforme eigenschappen te verkrijgen.

5. Stressverlichtend

Na de voorbewerking en vóór de eindbewerking helpt spanningsvermindering bij 550–650 °C om vervorming tijdens het harden en de bewerking te voorkomen

Vacuümwarmtebehandeling

Zorgt voor een schoon, zuurstofvrij oppervlak dat ideaal is voor gepolijste matrijzen en nauwe toleranties.

Cryogene behandeling

Door het staal bloot te stellen aan temperaturen onder het vriespunt (-80 °C tot -196 °C) wordt het resterende austeniet omgezet in martensiet, waardoor de slijtvastheid en de maatvastheid worden verbeterd.

Nitreren / Gasnitreren

Vormt een harde, slijtvaste oppervlaktelaag (tot 70 HRC) zonder de hardheid van de kern te beïnvloeden. Ideaal voor glijbanen, pinnen en inzetstukken.

Inductieharden

Verhardt selectief bepaalde delen, zoals slijtagezones, scheidingslijnen of ingangsgebieden.

Warmtebehandeling en prestaties van matrijzen

Een correct uitgevoerde warmtebehandeling is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat gereedschapsstaal voldoet aan de hoge kwaliteitseisen van de kunststofspuitgietindustrie.

Goed warmtebehandelde matrijzen vertonen

• Minder slijtage en minder onderhoud
• Betere kwaliteit van de onderdelen en een betere oppervlakteafwerking
• Langere levensduur van gereedschappen
• Verbeterde consistentie bij productie in grote volumes
• Verbeterde weerstand tegen spanningsscheuren en vervorming

Een onjuiste warmtebehandeling kan leiden tot

• Ongelijkmatige hardheid en maatinstabiliteit
• Vroegtijdige scheurvorming of zwakke plekken
• Vervorming

Praat met een expert