DE1220140B - Verwendung eines niedrig legierten Stahles als Werkstoff fuer Stahlformen - Google Patents

Verwendung eines niedrig legierten Stahles als Werkstoff fuer Stahlformen

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DE1220140B
DE1220140B DEK36547A DEK0036547A DE1220140B DE 1220140 B DE1220140 B DE 1220140B DE K36547 A DEK36547 A DE K36547A DE K0036547 A DEK0036547 A DE K0036547A DE 1220140 B DE1220140 B DE 1220140B
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steel
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Vinzenz Von Reimer
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Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
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Krauss Maffei AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten

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Description

  • Verwendung eines niedrig legierten Stahles als Werkstoff für Stahlformen Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines niedrig legierten Stahles als Werkstoff für Stahlformen.
  • Bei den bekannten Stahlformen aus niedrig legiertem Stahl, die insbesondere als Spritzgießform für die Herstellung von Formgegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen mittels Spritzgießmaschinen dienen, wird der Formhohlraum durch Ausfräsen aus dem vollen geschmiedeten Stahlblock und Nachformfräsen auf die Sollabmessungen dieses Raumes sowie Polieren der Innenwand erhalten. Diese Herstellung des Formhohlraumes beansprucht jedoch infolge der Härte des Formwerkstoffes und der Menge des aus diesem Block herauszuarbeitenden Werkstoffes insbesondere bei Stahlformen mit großräumigem Formhohlraum einen außerordentlich hohen Aufwand an Arbeitszeit und Material. Es ist daher schon vorgeschlagen worden, den Formhohlraum der Stahlform durch Kalteinsenken von Einsenkwerkzeugen in den Formwerkstoff mittels hydraulischer Pressen zu erzeugen. Zwar werden hierdurch die Bearbeitungs-und Werkstoffkosten vermindert, indessen. kann als Formwerkstoff nur ein verhältnismäßig weicher Stahl verwendet werden, durch den die Festigkeit und der Verschleißwiderstand der Stahlform wesentlich vermindert und deren Gebrauchsdauer herabgesetzt wird. Außerdem können auf diese Weise nur flachräumige Stahlformen erhalten werden. Es ist weiterhin bekannt, Formen für Kunststoffe und Gummi aus Gußeisen oder legierten Leichtmetallen durch Kokillen- oder Preßgießen herzustellen und hierzu Kerne aus diesem Werkstoff zur Bildung des Formhohlraumes zu verwenden, denen durch Fräsen und Polieren eine glatte Oberfläche und scharfe sowie genaue Konturen gegeben werden. Jedoch haben auch diese Formen im Hinblick auf die beim Spritzen von Kunststoffen auftretenden hohen mechanischen und chemischen Beanspruchungen kein ausreichendes Dauerstandverhalten. -Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die zur Herstellung thermoplastischer Kunststoffgegenstände dienenden Spritzgießformen einen Stahl zu verwenden, der den mechanischen und chemischen Einflüssen des Kunststoffes auf die Dauer standhält und eine wirtschaftliche Fertigung der Form ermöglicht.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein niedrig legierter Stahl, bestehend aus 0,2 bis 0,5 0/a Kohlenstoff, 0,3 bis 0,4/o Silicium, 0,4 bis 0,7 % Mangan, 0,5 bis 1,5 % Chrom, 0,2 bis 0,6l)/o Molybdän, Rest Eisen mit üblichen Verunreinigungen, als Werkstoff für die Stahlformen verwendet wird, die durch Gießen in eine Sandform und darauffolgendes spanabhebendes Bearbeiten der Hohlraumwand hergestellt und zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen in Spritzgießmaschinen vorgesehen sind.
  • Aus dieser Zusammensetzung des Stahles ergeben sich verschiedene Vorteile bei der Anwendung des Stahles für Spritzgießformen zur Fertigung thermoplastischer Spritzlinge. Der Stahlguß vorstehender Zusammensetzung ist in vorteilhafter Weise gut vergießbar, so daß es nicht erforderlich ist, einen höher gekohlten oder höher legierten Stahl zu wählen, der infolge größerer Härte schwerer bearbeitbar ist. Andererseits reichen diese Legierungsbestandteile aus, um eine zur Formherstellung für thermoplastische Kunststoffe verarbeitende Spritzgießmaschinen ausreichender Härte gegenüber nichtlegierten Stählen zu erzielen. Weiterhin zeichnet sich der Stahl mit der vorbezeichneten Zusammensetzung durch ein feines homogenes Gefüge aus, das eine gute Polierfähigkeit gewährleistet. Ferner läßt sich dieser Stahl, entsprechend dem gewünschten Verwendungszweck für Stahlformen, die durch Anwendung hoher Einspritzdrücke auf Festigkeit höher beansprucht werden, auf Festigkeiten zwischen 70 und 140 kg/mm2 vergüten. Diese Vorteile werden durch den vorgesehenen Chrom- und Molybdängehalt erzielt. Dabei ist die Zusammensetzung des Stahles so gewählt, daß die gegossenen Stahlformen sowohl ein Vergüten auf höhere Festigkeit vor dem Fertigbearbeiten als auch bei Bedarf ein Härten nach dem Gravieren des Forminnenraumes ermöglichen. Ferner gewährleistet die Zusammensetzung des Stahles nach der Erfindung eine weitgehende Maßbeständigkeit beim Härten, da die vorhandene Menge des sich bildenden Restaustenits die Volumenvergrößerung durch die hauptsächlich entstehende Menge des Martensits aufhebt. Andererseits gestattet die Zusammensetzung des Stahles, die Stahlform im Bedarfsfall auch auf eine niedrigere Festigkeit zu vergüten, hierauf ohne größeren Aufwand fertigzubearbeiten und sodann an der Oberfläche verzugfrei induktions- oder brennzuhärten bzw. zu nitrieren. Hierdurch können örtlich begrenzte oder ganzflächige Härtewerte von 52 bis 62 Re mittels Induktions- oder Brennhärtung und bei nitrierten Oberflächen 450 bis 720 HV"- Einheiten erreicht werden. Diese Behandlungsmöglichkeiten sind durch die angegebenen Chrom- und Molybdängehalte erzielbar und ermöglichen eine weitgehende Anpassung der Festigkeit an die mechanische Beanspruchung der Stahlform in der Spritzgießmaschine. Weiterhin gewährleisten die Legierungsbestandteile des oben in seiner Zusammensetzung angegebenen Stahles durch das Nitrierhärten eine erhöhte Beständigkeit des Stahles gegen aggressive Spaltprodukte des Kunststoffes, die während des Spritzens frei werden. Ferner wird bei diesem Stahl die Entstehung einer Dendritenstruktur weitgehend verhindert. Der Mangel dieser Struktur ist darin zu sehen, daß zwischen den weitgehend verästelten und stark zerklüfteten Grenzflächen aufweisenden Kristalliten mehr oder weniger große Hohlräume bzw. Lücken entstehen, die beim Gravieren und Polieren des Formhohlraumes an der Hohlraumoberfläche ausmünden und sich mit Kunststoff füllen. Bei längerer Wärmeeinwirkung zersetzt sich dieser und bildet Einschlüsse in der Oberfläche des Spritzlings, wodurch dessen Aussehen und bei geringen Querschnitten des Spritzlings auch dessen Festigkeit beeinträchtigt wird. Schließlich kann der Stahl mit der beanspruchten Zusammensetzung besonders rein, mit geringen Gasgehalt- und wenigen Schlackeneinschlüssen geschmolzen und vergossen werden, so daß nach dem Fetiigpolieren des Formhohlraumes nur wenige Poren feststellbar sind.
  • Es sind bereits niedrig legierte Baustähle mit etwa der Zusammensetzung des Stahles nach der Erfindung bekannt (vgl. Handbuch der Sönderstahlkunde von E. H o u d r e m o n t; 1956). Aus der Tabelle auf S. 945 kann ein Stahl entnommen werden, der dem erfindungsgemäß für die Stahlformen vorgesehenen Stahl am nächsten kommt und folgende Zusammensetzung aufweist: 0,2811/o C, 0,35 11o Si, - 0,7011/o Mn, 1,3011/o Cr, 0,3011/01VIo. Dieser Stahl wird vornehmlich zur Herstellung von Rohren für die Erdölverarbeitung verwendet, da er infolge des Molybdän- und Chromgehaltes eine größere Beständigkeit gegen höhere Temperaturen und chemische Angriffe korrosiver Ölbestandteile aufweist. Der hohe Chromgehalt ist jedoch nachteilig für die Verwendung dieses Stahles zur Herstellung von Stahlformen für thermoplastische Kunststoffe verarbeitende Spritzgießmaschinen, weil er die Bildung von die Bearbeitung erschwerender Karbide unterstützt und die Vergüt- und Härtbarkeit beeinträchtigt. Ferner wirkt der höhere Chromgehalt ungünstig auf die Maßhaltigkeit beim Härten und begünstigt die Bildung einer Dentritenstruktur des Stahles. Eine Anregung zur Anwendung dieser Stähle für Stahlformen vermag der bekannte Anwendungsfall daher nicht zu vermitteln, zumal die Verarbeitungstemperatur von Kunststoen unter 200° C liegen.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Stahlform im Längsmittelschnitt schematisch dargestellt.
  • Nach der Herstellung einer Sandform mittels eines mit den Schwindmaßen des Stahles gefertigten Modells und Einhängen eines die Bearbeitungs- bzw. Werkstoffzugabe 1 berücksichtigenden Kernes für den Hohlraum 2 zwischen dem Außenteil 3 und dem Kern wird die Stahlform gegossen. Dem geschmol= zenen Formstahl mit 0,2 bis 0,511/o C, 0,3 bis 0,4% Si, 0,4 bis 0,711/o Mn werden 0,5 bis 1,5 01o Cr und 0,2 bis 0,61119 Mo als Legierungsstoffe zugesetzt. Nach dem Abkühlen der Stahlform wird die Werkstoffzu= gabel durch spanabhebende Bearbeitung, z. B. durch Fräsen auf die Sollwerte der Fertigform abgetragen. Hierauf wird in üblicher Weise die Hohlraumwand 5 bzw. der Mantel 6 des auf die gleiche Weise hergestellten Innenteiles der Stahlform überschliffen bzw. poliert und diese gegebenenfalls vergütet oder gehärtet und zur Erzielung einer größeren Oberflächenhärte verchromt.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Verwendung eines niedrig legierten Stahles, bestehend aus 0,2 bis 0,511/o Kohlenstoff, 0,3 bis 0,4 01o Silicium, 0,4 bis 0,711/a Mangan, 0,5 bis 1,511/o Chrom, 0,2 bis 0,611/o Molybdän, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen, als Werkstoff für Stahlformen, die durch Gießen in eine Sandform und darauffolgendes spanabhebendes Bearbeiten der Hohlraumwand hergestellt sind, zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen in Spritzgießmaschinen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 816 125; E. Houdremont, »Handbuch der Sonderstahlkunde«, 3. verbesserte Auflage, Berlin, 1956, z. Band, S. 945; »Metall«, 1954, S. 917; »Wissenschaft und Praxis des Gießereiwesens«, 1955, S. 180.
DEK36547A 1958-12-20 1958-12-20 Verwendung eines niedrig legierten Stahles als Werkstoff fuer Stahlformen Pending DE1220140B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3603527A1 (de) * 1985-02-13 1986-08-14 MNK-Rakennus OY, Tampere Verfahren zur herstellung von gussformen

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE816125C (de) * 1949-06-11 1951-10-08 Melangit Kunststoffabrik G M B Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formen, besonders Pressformen

Patent Citations (1)

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