Verktygstemperaturen är en kritisk faktor vid pressgjutning. Termisk obalans och en ojämn temperaturfördelning i verktyget är ett par av de vanligaste orsakerna till kvalitetsströrningar hos gjutgodset. Rätt verktygstemperatur är också en förutsättning för att formsläppmedlet skall ge en fullgod funktion.     

Termisk utmattning, vilken leder till att ytan på verktyget spricker (krackelerar)  är den vanligaste orsaken till att pressgjutverktyg måste skrotas. För att så långt som möjligt hindra uppkomsten och minska tillväxten av krackelerinar måsta man förvärma verktyget innan gjutningen påbörjas. Det är viktigt att detta sker jämnt och försiktigt via kylkanaler i verktyget och därför rekommenderas ett termostatiskt styrt uppvärmningssystem. Utvändig uppvärmning med t ex gasolbrännare skall undvikas. På samma sätt bör kraftig nedkylning undvikas, vilket innebär att mängden kallt formsläppmedel som sprutas på verktygsytan bör minimeras. Verktyg med insatser måste värmas sakta så att både insatser och hållarmaterial hinner med i temperaturstegringen och utvidgar sig likformigt.

Under drift är det viktigt att verktyget behåller en termisk jämvikt .Det betyder att samma energimängd som tillförs verktyget via den smälta metallen också måste ledas bort från verktyget, främst via interna kylkanaler i verktyget, men också via formsläppmedlet. Se nedanstående illustration:

 Värmeflödesdiagram (Sankey-diagram) för ett verktyg i en varmkammarmaskin.

Värden i bilden ovan (procent)
A.    Rörelseenergi
B.    Smälta
C.    Uppvärmning av munstycke
D.    Smörjning
E.    Kylning
F.    Temperaturstyrning
G.    Gjutgods
H.    Termisk strålning
I.      Värmeledning och konvektion

Värme avges till omgivningen genom termisk strålning, värmeöverföring till den omgivande luften och genom värmeledning till maskinborden. Energin som tas upp av kylvätskan kyls bort i ett separat tempereringsaggregat. 

Reglering av verktygstemperaturen är en kritisk faktor för att verktyget skall hålla sin avsedda arbetstemperatur oavsett cykeltid. Målet är att därigenom säkerställa en konstant och hög gjutgodskvalitet, avsedd cykeltid samt öka verktygslivslängden.

Följande verktygstemperaturer rekommenderas:

 Tabell: Verktygstemperatur

Material

Verktygstemperatur, ºC

Bly- och tennlegeringar

60-120

Zinklegeringar

150-200

Aluminiumlegeringar

150-300

Magnesiumlegeringar

200-250

Kopparlegeringar

300-350

 

Kontrollering av verktygstemperaturen

Styrningen av värmeflödet i verktyget sker i allmänhet genom tre förfaranden. En är användningen av formsläppmedel, i synnerhet för aluminiumpressgjutning. Sprayen består till ca 98 % av vatten, och med denna vattenspray kyls formytan mycket snabbt. Denna metod för kylning sliter hårt på verktygsstålet och kommer att förkorta verktygets livslängd, men det är ett mycket effektivt sätt att kyla ner heta partier på verktygsytan. 
Den andra metoden är användning av kylkanaler eller tempereringskanaler i verktyget. Dessa kanaler borras in från olika håll i verktyget och kan antingen serie- eller paralllellkopplas. Det är viktigt att detta sker på ett korrekt sätt för att få en såväl effektiv uppvärmning som kylning av verktyget. Kylledningar ska placeras så nära formytan som möjligt för att vara effektiva. Den mängd värme som kan avlägsnas beror på dels antalet kanaler, på flödet i kanalerna samt på temperaturen hos kylvätskan. 
Den tredje metoden för styrning av verktygstemperaturen är att hantera energitillförseln genom att justera cykeltakten. I allmänhet eftersträvas en så hög cykeltakt som möjligt. Oftast avgörs cykeltakten av de två övriga metodernas förmåga att avlägsna energi från formverktyget. Idag finns det bra simuleringsverktyg för att beräktna och analysera den termiska jämnvikten i pressgjutverktyg. 

 

Exempel på placering av kylkanaler.

 

För att kunna kontrollera värmebalansen i verktyget behöver det köras ett antal cykler så att alla parametrar hinner stabilisera sig. Det är stor skillnad på gjutresultatet mellan den första detaljen, som är tillverkad i ett kallt verktyg, och en detalj tillverkad vid normal driftstemperatur.

Temperaturfördelning i ett verktyg efter en cykel (t v) och efter 20 cykler (t h)

 

Problem vid för låg verktygstemperatur

  • Försvårad utstötning av gjutgodset ur verktyget (ökade klämkrafter).

  • Vidhäftning av metall.

  • Dålig smörjeffekt av släppmedlet.

  • Kallflytningar.

  • Ökat verktygsslitage (ökad termisk chockverkan).

  • Försämrad dimensionsnoggrannhet.

  • Risk för fukt kvar i verktyget efter stängning

 

Problem vid för hög verktygstemperatur

  • Försvårad utstötning av gjutgodset ur verktyget (beroende på deformation eller vidhäftning).

  • Dålig vidhäftning av formsläppmedlet. 

  • Ökad förbrukning av släppmedel.

  • Längre cykeltid.

  • Ökad verktygsförslitning (felaktig funktion hos rörliga verktygsdelar, slider etc).

  • Verktygsdeformation (på grund av temperaturskillnader mellan verktygshalvorna).

  • Försämrad dimensionsnoggrannhet.

  • Ökad risk för sugningar.

4711