Significance of Release Agents for Die Casting Technology
15.01.2020 Technologien & Prozesse News

Significance of Release Agents for Die Casting Technology

Release agents are of central significance in die casting technology. They affect the quality of the cast parts, the lifetime of the molds and the length of the casting cycles. Release agents must be matched with the respective casting material and should meet high requirements in terms of economic efficiency and environmental compatibility.

Steuerköpfe mit Sprühdüsen. Trennmittel beeinflussen die Qualität der Gussteile, die Lebensdauer der Formen und die Länge der Gießzyklen.
Trennmittel sind für den reibungslosen Produktionsprozess in einer Druckgießerei unverzichtbar. Die am häufigsten verwendeten Trennmittel für den Druckguss sind Chemikalien auf Wasserbasis. Sie bilden während des Gießens einen Trennfilm zwischen der Gießform und dem Gussmaterial und kühlen die Gießform, die nach einem Gießvorgang eine stark erhöhte Oberflächentemperatur aufweist. Eine solche Temperaturbelastung - bei Aluminium zum Beispiel bis zu 500°C - würde auf Dauer zu einem starken Verschleiß der Form führen. Deshalb schützen Trennmittel auch die Gussformen. Ein Trennmittel, in vielen Fällen eine Wachs-Wasser-Emulsion, wird von einer Sprühvorrichtung, die zwischen zwei Gießzyklen in die geöffnete Form fährt, auf die formgebenden Flächen der Form aufgesprüht. Während das Wasser verdampft und die Form abkühlt, verbleibt das Paraffin auf den Formoberflächen und bildet den Trennfilm. Er verhindert das Anhaften der Schmelze an der Form und erleichtert die Entnahme des fertigen Gussteils aus der Form.

 

Komplexe Eigenschaften

Neben ihrer Trenn- und Kühlfähigkeit müssen Trennmittel noch weitere Eigenschaften besitzen, wie z. B. ein gutes Benetzungsvermögen, chemische Stabilität bei hohen Formtemperaturen, Umweltverträglichkeit und die Fähigkeit, die Kanäle und Düsen des Sprühsystems und die Spalte zwischen den beweglichen Teilen der Form nicht zu verstopfen. Wasserverdünnbare Trennmittel enthalten Zusätze, die bewirken, dass die organischen Rohstoffe in der wässrigen Phase ein stabiles Gemisch bilden und Druckgussmaschinen und -formen vor Korrosion schützen. Ein Biozid schützt das Trennmittelkonzentrat vor mikrobiologischem Befall und einer damit verbundenen Zersetzung. Trennmittel sollen auch der Forderung nach Ressourceneffizienz entsprechen, so dass pro Gießzyklus nur geringe Mengen benötigt werden und der Aufwand für Recycling oder Entsorgung gering ist. Beim Einsatz der Mikrosprühtechnik können weitere Einsparungen bei der zu entsorgenden Abwassermenge erzielt werden. Bei dieser Technologie wird nicht mehr als die Flüssigkeitsmenge auf die Gießform gesprüht, die für eine effiziente Entformung und Kühlung unbedingt erforderlich ist.

 

Wasserbasierende und wasserfreie Trennmittel

Beim Druckguss unterscheidet man zwischen dem Einsatz von wasserbasierten und wasserfreien Trennmitteln. Sie lassen sich nach ihren Grundrohstoffen in drei Gruppen einteilen. Zur ersten Gruppe gehören Mineralöle, halb- und vollsynthetische Öle und Öle, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden (Esteröle). Öle haben die Eigenschaft, sich gut auf der Gießform zu verteilen, und Esteröle wirken sich zudem günstig auf die CO2-Bilanz aus. Der Einsatz solcher Öle ist jedoch durch die maximal zulässigen Formtemperaturen begrenzt. Die zweite Gruppe umfasst synthetische Wachse, die aus Erdöl hergestellt werden. Ihre besonderen Stärken liegen in der Förderung eines guten Fließverhaltens der Schmelze und einer guten Haftung (Adhäsion) an der Form. Dies ist wichtig, um Metallanhaftungen zu vermeiden. Weitere Vorteile sind eine höhere Temperaturbeständigkeit im Vergleich zu Ölen und eine gute Entformbarkeit bei höheren Werkzeugtemperaturen. Trennmittel auf Wachsbasis neigen jedoch zur Bildung von Ablagerungen.

Eine dritte Gruppe, die relativ jung ist, sind Trennmittel auf Basis von R-Polysiloxanen. Sie haften gut an der Formoberfläche, fördern das Fließen der Schmelze und die Ausbildung hochwertiger Gussoberflächen und gewährleisten eine leichte Entformbarkeit der Druckgussteile auch bei sehr hohen Formtemperaturen. Im Gegensatz zu Wachsrückständen auf Gussteiloberflächen sind Rückstände von Trennmitteln auf Basis eines R-Polysiloxans, die auf dessen Zersetzungsprodukte zurückzuführen sind, relativ leicht zu entfernen.

 

Mikro-Sprühen

Da das verdunstende Wasser eines Trennmittels die formgebende Oberfläche der Form relativ schnell abkühlt, können sich dort Risse bilden, die sich negativ auf die Qualität der Gussteile und die Lebensdauer der Form auswirken. Die Kühlwirkung - und damit die Gefahr der Rissbildung - wird vermindert, wenn die Wassermenge reduziert und gezielt eingesetzt wird. Aus diesem Grund und wegen der wachsenden Anforderungen an die Oberflächenqualität von Druckgussteilen gewinnt die Mikrosprühtechnik zunehmend an Bedeutung. Dadurch werden die thermischen Belastungen reduziert und die Formstandzeiten erhöht. Der geringere Trennmittelverbrauch hilft zudem, die Herstellungskosten zu senken. Zudem werden Flüssigkeitsrückstände vermieden, was ebenfalls zu einer verbesserten Qualität der Gussteile führt. Die Weiterentwicklung der Druckgusslegierungen, die steigenden Anforderungen an das Design und die Oberflächenqualität von Druckgussteilen sowie die Optimierung der Produktionsprozesse haben zwangsläufig Auswirkungen auf die Trennmittel. Daher dürften die Hersteller von Trennmitteln auch in Zukunft mit interessanten Entwicklungsaufgaben beschäftigt sein.
 

 

Autoren

Nicole Kareta