Untersuchung der Strategie zur Auswahl von Injektionsstiften für Werkzeuge
Inhaltsübersicht
Die am häufigsten verwendete Komponente des Auswerfersystems ist der Auswerferstift, einschließlich des Mitnehmerzylinders und des flachen Auswerferstifts. Die Größe der Teile, der Entformungswinkel, die Komplexität der Form, die vertikale Wandhöhe und die Art des geformten Kunststoffs bestimmen die geeignete Art, Position und Anzahl der Auswerferstifte. Aufgrund ihrer weiten Verbreitung wird die Auswahl von Auswerferstiften oft übersehen. Daher ist es wichtig, die Strategie für die Auswahl der Auswerferstifte richtig zu verstehen, um viele Probleme im anschließenden Formgebungsprozess zu vermeiden, wie z. B. einen schlechten Auswerfer, das Verbiegen der Auswerferstifte, Brüche, Produktverformungen usw.
Grundlegende Kenntnisse über Injektionsstifte
Um eine optimale Leistung zu erzielen, muss der Auswerferstift bestimmte grundlegende Eigenschaften aufweisen, darunter gute Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit. Zu den anwendungsspezifischeren Merkmalen gehören die thermische Härtung (die Fähigkeit von Werkstoffen, ihre Härte bei hohen Temperaturen beizubehalten) sowie Korrosionsbeständigkeit und Schmierfähigkeit, die je nach Art der Gussanwendung variieren. Geometrische Genauigkeit ist eine weitere grundlegende Anforderung an die Leistung und Lebensdauer des Auswerferstifts. Bei der Herstellung von Auswerferstiften müssen strenge Toleranzen und Spezifikationen eingehalten werden. Echte Rundheit, Geradheit und eine hochwertige Oberflächenbeschaffenheit sind entscheidend für die Funktionstüchtigkeit - eine schlechte geometrische Genauigkeit kann zum Beispiel zu vorzeitigem Gratbildung oder Produktkratzern führen. Die Kombination von Materialien, Verarbeitungstechniken und Beschichtungen entscheidet darüber, ob der Auswerferstift für eine bestimmte Anwendung geeignet ist. Die Verbesserung eines oder mehrerer dieser Merkmale kann jedoch den Verzicht auf andere Merkmale erfordern.
Material Vorteile
Die Kenntnis der Materialien und Eigenschaften, die für die Herstellung von Auswerferstiften verwendet werden, hilft Werkzeugkonstrukteuren und -herstellern, eine bessere Wahl zu treffen. Hier sind einige der am häufigsten verwendeten Materialien und ihre Eigenschaften
H13-Stahl
H13 ist ein Chrom-Molybdän-Warmarbeitsstahl mit ausgezeichneter Festigkeit und Zähigkeit. Unter den verschiedenen häufig verwendeten Werkstoffen weist er die höchsten Werte für die thermische Härtung und die Temperaturwechselbeständigkeit auf und hat einen Härtewert von bis zu 54 HRC (etwas niedriger als einige andere voll gehärtete Stähle). Seine Defizite bei der Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit können jedoch durch Oberflächenbehandlung ausgeglichen werden. Aufgrund seiner einzigartigen Kombination von Leistungsmerkmalen dürfte H13 einer der am häufigsten verwendeten Werkstoffe in der weltweiten Stiftproduktion sein.
Durchgehärteter Kaltarbeitsstahl
Der Auswerferstift, das Auswerferstück und das Auswerferrohr können auch aus O1, A2 und anderen Kaltarbeitsstählen mit hohem Kohlenstoffgehalt hergestellt werden. Diese Art von Material kann nach einer vollständigen Härtung eine Härte von ca. 60 HRC erreichen, hat eine gute Verschleißfestigkeit und eignet sich für das Formen von allgemeinen Kunststoffen und verschiedenen Materialien, die keine hohen Formtemperaturen erfordern.
Durchgehärteter, hochwarmfester Werkzeugstahl
M2-Stahl gehört zur Kategorie der Schnellarbeitsstähle (HSS) mit ausgezeichneter Festigkeit und mittlerer Zähigkeit. Ähnlich wie H13 hat er eine hohe thermische Härtung und Temperaturwechselbeständigkeit. Nach einer vollständigen Härtung kann die Härte des M2-Stahls 64 HRC erreichen, mit einer hervorragenden Verschleißfestigkeit. Ein weiteres Merkmal ist, dass er scharfe Kanten beibehalten kann.
Rostfreier Stahl
Bei der Umformung hochkorrosiver Materialien sind Auswerferstifte aus rostfreiem Stahl eine sinnvolle Wahl. Je nach Stahlsorte kann der Härtewert nach einer vollständigen Härtung 50-60 HRC erreichen. Um eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit zu erreichen, wird in der Regel martensitischer Edelstahl verwendet (Hinweis: Seine Korrosionsbeständigkeit ist nicht die höchste in der Familie der Edelstähle). Aufgrund seiner umfassenden Leistungsfähigkeit in Bezug auf Festigkeit, Zähigkeit und Härte eignet er sich jedoch besser als Spitzenstiftmaterial.
Kupferlegierung
Kupferlegierungen werden hauptsächlich für die Herstellung von Kernstiften verwendet. Unter bestimmten extremen Bedingungen, wenn die schnelle Wärmeleitfähigkeit eine Priorität darstellt, kann sie auch zur Herstellung von Auswerferstiften verwendet werden (einschließlich Berylliumkupfer und berylliumfreie Kupferlegierungen [für medizinische Zwecke]). Kupferlegierungen haben jedoch aufgrund ihrer weichen Beschaffenheit und geringen Festigkeit gewisse Einschränkungen.
Auswerferstift mit diamantartiger Beschichtung (DLC)
Auswerferstifte mit diamantähnlicher Beschichtung (DLC) sind eine ideale Wahl für Reinraum- und medizinische Anwendungen, da sie ohne Schmierung arbeiten können. Diese Art von Auswerferstiften wird in der Regel aus kaltbearbeitetem Werkzeugstahl hergestellt und hat nach einer vollständigen Härtung eine Härte von etwa 60 HRC. Die Beschichtung weist eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und Haftfestigkeit auf, mit einem extrem niedrigen Reibungskoeffizienten (0,1-0,15) und einer Arbeitstemperatur von bis zu 350 °C. Darüber hinaus beträgt die Oberflächenhärte des DLC-Auswerferstifts etwa 3000 HV und übertrifft damit bei weitem alle anderen in diesem Artikel besprochenen Auswerferstifttypen. All diese Eigenschaften machen ihn zu einer leistungsstarken und langlebigen Wahl.
Auswerferstift aus rostfreiem Stahl
Obere Stifte aus rostfreiem Stahl sind die beste Wahl für das Formen von stark korrosiven Materialien wie PVC und eignen sich auch sehr gut für medizinische und andere Reinraumanwendungen. Die Auswahl der Stahlsorten verschiedener Anbieter kann variieren, so dass es notwendig ist, andere Eigenschaften zu bewerten, um den für die jeweilige Anwendung geeigneten Typ auszuwählen. Beim Einsatz in Hochtemperaturszenarien muss die Eignung mit dem Hersteller abgeklärt werden, da hohe Temperaturen die Korrosionsbeständigkeit und Härte verringern können.
Auswahl der Einspritzdüsenstifte
Das Wissen um die Eigenschaften und Materialtypen des Auswerferstifts bildet eine solide Grundlage für die Materialauswahl bei der Werkzeugkonstruktion. Angesichts der zahlreichen Optionen, die heute von den Anbietern angeboten werden, gibt es jedoch noch mehr Informationen, die auch verwirrend sein können. Im Folgenden finden Sie eine Klassifizierung der gängigen Auswerferstifte, einschließlich ihrer Bestandteile und Vorteile:
H13 vollständig gehärteter Nitrid-Auswerferstift
Die Kernhärte dieser Art von Auswerferstiften beträgt in der Regel 48-55 HRC, und die Oberflächenhärte erreicht 65-74 HRC. Eines der üblichen Oberflächenbehandlungsverfahren ist das ionische Nitrieren. Dieser Auswerferstift hat ein breites Anwendungsspektrum und kann sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Temperaturen eingesetzt werden, mit einer Arbeitstemperatur von bis zu 600 °C (1112 °F), so dass er auch für Metall-Spritzguss (MIM) und Druckgussformen geeignet ist. Es ist zu beachten, dass bei der Bearbeitung von nitridbehandelten Oberstiften Mikrozerspanung vermieden werden sollte, und dass Schleif- und Funkenerosionsverfahren (EDM) zu bevorzugen sind. Auswerferstift aus durchgehärtetem Kaltarbeitsstahl
Diese Art von Auswerferstiften aus Stahl hat eine gute Verschleißfestigkeit und eignet sich sehr gut für Anwendungen in Werkzeugen mit mittleren und niedrigen Temperaturen. Unbehandelte oder unbeschichtete Stifte sind eine wirtschaftliche Wahl, die gute Leistung und Lebensdauer miteinander verbindet. Es ist zu beachten, dass die oberen Stifte aus dieser Stahlsorte bei hohen Temperaturen anfangen zu glühen oder weich zu werden.
Hochharter M2-Stahl-Auswerferstift
Diese Art von multifunktionalem Auswerferstift erfordert in der Regel keine zusätzliche Beschichtung oder Behandlung, sondern ist eine leistungsstarke und dauerhafte Option, die für alle Arten von Harzformen geeignet ist. Die hohe thermische Härte des Stahls macht ihn für Kalt- und Warmumformszenarien geeignet, und seine Fähigkeit, scharfe Kanten beizubehalten, sorgt dafür, dass er lange Zeit in hochpräzisen Formen (z. B. Verbindungsformen) gratfrei geformt werden kann. Aufgrund seiner hohen Festigkeit kann der Auswerferstift in kleineren Durchmessern oder Größen hergestellt werden, wodurch er sich für das Formen von Mikroteilen eignet. Er hat eine gleichbleibende Härte vom Kern bis zur Oberfläche und kann in Verbindung mit dem Oberrohr als Kernstift verwendet werden.
Beschichtung (Panzerbeschichtung oder Verchromung) H13 Auswerferstift
Durch den Verchromungsprozess kann die Oberflächenhärte des H13-Auswerferstifts auf etwa 70 HRC erhöht werden. Die Beschichtung ist extrem dünn, hat aber eine dichte Struktur, die nicht nur eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, sondern auch eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit aufweist. Der Reibungskoeffizient ist extrem niedrig (etwa 0,20-0,25), was den Auswerferstift langlebig macht. Diese Eigenschaften machen den H13-beschichteten Auswerferstift zu einer idealen Wahl für Formen mit hohem Ausstoß und Reinraumumgebungen. Es sollte beachtet werden, dass die Arbeitstemperatur der Beschichtung niedriger sein kann als die des H13-Kernmaterials, z. B. liegt die Arbeitstemperatur eines bestimmten Typs von Auswerferstiften bei ca. 842 °F (450 °C), und die Beschichtung ist möglicherweise nicht für das PVC-Formen geeignet. Aufgrund möglicher Unterschiede in den Beschichtungsprozessen der verschiedenen Anbieter ist es am besten, sich zu vergewissern, ob diese Faktoren zutreffen.
Auswerferstift aus schwarzem Nitrid H13
Als relativ neuer Produkttyp hat der Auswerferstift aus schwarzem Nitrid H13 eine Kernhärte von 50 HRC und eine Oberflächenhärte von etwa 70 HRC. Darüber hinaus verfügt er über eine verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Durch die Nitrierbehandlung wird auch die Ermüdungslebensdauer erhöht, so dass die hohe Leistungsfähigkeit auch unter schwierigen Bedingungen erhalten bleibt. Seine Arbeitstemperatur liegt bei fast 600 °C und eignet sich für Druckgussformen (insbesondere bei Problemen mit dem Verkleben) und für den Metallspritzguss (MIM). Aufgrund der verbesserten Antihaftwirkung wird die Lebensdauer des Auswerferstifts erheblich verlängert und die Abnutzung des Werkzeugs oder der Kavität durch Nadellöcher wird ebenfalls erheblich reduziert. Schließlich ist diese Art von Auswerferstift langlebig und kann ohne Schmierung arbeiten, was ihn ideal für Reinraumumgebungen macht, wie z. B. Formen für medizinische, Lebensmittel- und Verpackungsprodukte. Seien Sie bei der Verarbeitung vorsichtig, um Mikrorisse zu vermeiden.
Zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen für Injektionsstifte
Es ist zu beachten, dass viele gängige Auswerferstifte aus Gründen des Herstellungsverfahrens in der Nähe des Kopfes eine Abweichung im Durchmesser aufweisen und der Bereich in der Nähe des Kopfes durch die Glühbehandlung weicher ist. Dies ist eine gängige Praxis in der Industrie, so dass diese Art von Auswerferstiften nicht für die Verwendung als kurze Kernstifte geeignet ist.
Der Standard-Kernstift aus H13 hat verschiedene Härteoptionen und wird manchmal als Oberstift verwendet. Sie wurden keiner Beschichtung oder Nitrierbehandlung unterzogen, können also später bearbeitet, beschichtet oder nitriert werden. Die Toleranzen des zölligen Kernstifts und des Auswerferstifts sind jedoch unterschiedlich, so dass die Lochgröße entsprechend angepasst werden muss.
Topstifte mit geringerer Kernhärte sind anfällig für Prägungen, die die Stiftlöcher im Kern oder im Hohlraum beschädigen können. Vollständig gehärtete Oberstifte können dieses Problem lindern. Die sinnvolle Konstruktion des Auswerfersystems ist entscheidend für seine Produktionseffizienz, Lebensdauer und Leistung (einschließlich Formgebungsgeschwindigkeit und reibungsloser, ununterbrochener Betrieb). Die in diesem Artikel enthaltenen Informationen können Ihnen als zuverlässiger Leitfaden für die richtige Wahl des Auswerferstifts dienen.
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