Formsmörjningen har många viktiga funktioner, bl a att skydda verktygsytan, underlätta formfyllningen och förhindra vidhäftning mellan metallen och formytan. Formsläppmedlet läggs på mellan varje skott, oftast automatisk med hjälp av ett formsmörjningsaggretag. Förutom vattenburna formsläppmedel finns det släppmedel i pulverform och vattenfria högkoncentrade oljor. Släppmedel i pulverform kan läggas på med hjälp av elektrostatisk laddning. 

Formsmörjningen har en viktig roll både för gjutgodsets kvalitet och för verktygslivslängden. Den smörjmedelshinna som påförs verktyget underlättar formfyllningen och uppträder som skyddsfilm mellan den smälta metallen och verktygsytan. Det smörjmedel som påförs formverktyget benämns oftast formsläppmedel eller enbart släppmedel.

Som beskrivits i avsnitt 10.4 Verktyg så skall man alltid skapa ett tunt oxidskikt på formytan på nya verktyg. Tanken är att detta oxidskikt skall vara permanent och isolera verktygsytan från den smälta metallen och därmed förlänga livslängden. När formsläppmedlet läggs på bildas en skyddande film ovanpå oxidskiktet vilket gör att detta inte nöts ned vilket annars skulle ske mycket snabbt. Därmed bidrar formsläppmedlet till att fördröja den termiska utmattningen och krackeleringen av verktygsytan och förhindrar dessutom en sammansvetsning mellan det gjutna ämnet och verktygsstålet. Detta innebär att en estetiskt tilltalade yta erhålls på gjutgodset. Om för mycket släppmedel, eller släppmedel av olämplig sort, läggs ovanpå oxidskiktet kan missfärgning av detaljen förekomma. 

Formsmörjning har tre uppgifter; att separera, att smörja och att kyla.

En annan viktig uppgift för formsmörjningen är att förbättra släppningen och underlätta utstötningen av deltaljen. Dessutom underlättas formfyllningen genom att släppmedlet bildar en tunn glidfilm som ”bär” smältan över ytan och gör så att denna fyller ut formhåligheten bättre. 

Ytterligare en uppgift för formsmörjningen är att kyla verktyget. Pressgjutverktyget har ofta otillräckliga inre kylkanaler och vissa kärnor kan endast kylas via formsmörjningen. På partier med hög värmebelastning kan i vissa fall därför över hälften av den värmeenergi som tillförs av smältan behöva kylas bort via formsmörjningen.

Alla typer av släppmedel har ett temperaturintervall där de fungerar bäst, d v s bildar ett skyddande skikt ovanpå verktygets oxidskikt. Tjockleken av skyddsfilmen är främst beroende av temperaturen på verktygsytan, och i viss mån spruttiden. Filmbildningen för vanliga släppmedel är som bäst i intervallet 160 - 220°C. Därför måste formytan först kylas ner till denna temperatur. Detta görs genom påsprutning av små droppar med hög hastighet. Såväl spruttrycket som anslagsvinkel är viktig för att eliminera risken för en ångspärr på formytan, vilken förhindrar släppmedlet att väta formytan. Tryckluften som transporterar släppmedlet medverkar till att blåsa undan en del av den ånga som bildas på formytan. Det är under de första 1 - 3 sekunderna av sprayningen som störst kyleffekt erhålls, därefter sjunker denna i takt med att temperaturen på formytan sjunker. Formsmörjningen kan sänka yttemperaturen från typiskt 550 grader ner till ca 150 grader. Dessa temperaturer avser formytan. På grund av stålet dåliga värmeledning så påverkas temperaturen inuti verktyget i mindre utsträkning. Efter sprayningen kan ytan på verktyget åter öka i temperatur då värmen från centrum på verktyget leds tillbaka till ytan. Detta kan vara positivt då det bidrar till att torka upp rester från formsläppmedlet innan nästa gjutcykel. 

Efter nedkylningsfasen appliceras smörjfilmen. Verktygsytan bör nu ha en temperatur mellan 160 och 220°C. Mängden släppmedel bör anpassas så att den är lika stor som den mängd vatten som verktygets värme förmår förånga. För stor mängd släppmedel bör undvikas då detta leder till uppbyggnad av släppmedelsrester. Även långa spraytider bör undvikas, dels för att uppbyggnaden av skyddsfilmen endast kräver sprayning under några tiondels sekunder, dels för att minska föbrukningen och spillet av formsläppmedel. Det kan till och med vara så att långa spraytider är negativt för skyddsfilmen då det finns en risk för att den spolas bort om ytan blir för kall.

Ett enda universalsläppmedel som fungerar bra under alla förutsättningar finns inte. Metallegering, metalltemperatur, formverktygstemperatur och detaljens geometri är parametrar som kräver formsläppmedel med specialanpassade egenskaper. Ett vanligt problem är att oljefria släppmedel inte klarar av att bilda filmer på varma verktygsytor.
Några egenskaper som alltid förväntas vara uppfyllda är:

  • bra släppningsegenskaper

  • bra smörjförmåga på kärnor, slider och ventiler

  • lukt- och rökfritt

  • liten gasutveckling

  • liten påverkan på detaljen yta

  • låg kostnad

 

Följande typer av formsläppmedel förekommer:

  • Flytande, vattenblandbara

  • Flytande, ej vattenblandbara

    • fria från lösningsmedel

    • med lösningsmedel

  • Torra produkter

De vanligast förekommande släppmedlena är de vattenblandbara. Av miljöskäl används oljebaserade släppmedel endast vid extrema fall. Oljebaserade släppmedel är inte alltid vattenblandbara. Utvecklingen går mot pulverbaserade släppmedel, vilka ger en rad fördelar. I de vattenblandbara utgör rent vatten mer än 98 % av den färdiga bruksblandningen.

Formsläppmedel består av flera olika verksamma ämnen, en bärsubstans och flera additiver. De verksamma ämnena utgörs av oljor, vax och siloxaner. Oljorna har till uppgift att smörja verktyget och se till att detaljen släpper från verktyget. Vaxerna skall ge en barriär, som skyddar verktyget från yttre påverkan. Siloxanerna, som är målningsbara silikoner, används för att öka flytbarheten på smältan. Som bärsubstans används främst syntetiska oljor utspädda med vatten.

Additiverna, det vill säga tillsatserna, utgörs bland annat av korrosionsinhibatorer, som tillsätts i syfte att skydda verktyget mot rost. På grund av risken för bakterieangrepp tillsätts baktericider. Vidare används emulgatorer för att öka mixbarheten på lösningen och anti-solder för att den gjutna detaljen inte skall fästa mot verktyget.

Av miljöskäl har användningen av mineralolja som släppmedel i stort sett försvunnit. Av samma skäl minskar användningen av silikoner och pigment i släppmedlet.

Applicering

Applicering av formsläppmedel kan ske dels med handpistoler, dels med helautomatiskt arbetande sprayutrustningar. Trenden går mot ökad automatisering.

När smörjmedlet appliceras är det viktigt att se till så att allt vatten förångas. Har verktyget för hög temperatur (över 250°C) hindras denna förångning av den så kallade Leidenfrost-effekten, det vill säga när släppmedel bildar droppar (som vatten på en het kokplatta) och därmed inte förmår väta ytan. För att motverka denna effekt eftersträvas en sänkt formverktygstemperatur, fin sprutdimma, sned anslagsvinkel samt en höjning av spraytrycket. Vid för låg temperatur (under ca 160°C) hinner vattnet inte förångas och därmed kan ingen smörjfilm bildas.

Formsmörjning

När smörjmedel rinner av ett verktyg tyder detta på en överdosering. Resterna som rinner av har varken smörjt eller bildat någon skyddande hinna. Den kylande effekten är ej heller så stor som när vattnet förångas från verktygsytan. För att förångningen av smörjmedlet skall gå snabbt rekommenderas små droppar.

Smörjning som sker efter att den skyddande filmen har bildats, har motverkande smörjande effekt, eftersom filmen kommer att spolas bort utan att någon ny film har bildats.

Många faktorer påverkar processen vid formsmörjning. Några är följande:

  • Den kemiska sammansättningen påverkar hur släppmedlet kan bilda en smörjande hinna. Den styr även ämnets kylförmåga samt dess Leidenfrosttemperatur, det vill säga den temperatur vid vilken ovan nämnda Leidenfrosteffekt börjar uppträda.

  • Smörjtiden påverkar kylningen av verktyget samt hur mycket släppmedel som förbrukas.

  • Anslagshastighet och anslagsvinkel påverkar filmbildningen. Ju snabbare hastighet dropparna har, desto högre tryck på luften bör användas. En högre hastighet ger finare droppar. Ett högre tryck på släppmedlet påverkar volymen släppmedel som sprayas på under en viss tidsperiod.

  • Avståndet från verktyget bestämmer hur stor area som sprayas samt dropparnas storlek och hastighet.

  • Olika munstycken påverkar spraybilden samt fördelningen av dropparna. Detta bestämmer i hög grad filmbildningen samt förbrukningen av släppmedel. Den bästa kyleffekten uppnås när släppmedlet förångas från ytan, vilket erhålls bäst med små finfördelade droppar.

  • Vinkeln som spraymolnet träffar verktyget med påverkar både filmbildningen och kylförmågan.

Elektrostatisk beläggning av släppmedel finns även på marknaden. I princip fungerar det som vid pulverlackering av plastkomponenter och metallkomponenter. Fördelen med teknik är att man belägger kärnor och insatser som är svåra att komma åt. Effekten blir som ett magnetfält som drar åt sig partiklarna tack vare olika laddningar, positiva och negativt laddaded. Antalet munstycken eller dysor som krävs är betydligt mindre.Cykeltiden påverkas även åt det positiva hållet. Nackdelen är att systemet kräver extra utrustning än traditionella formsmörjningsaggregat för att uppnå elektrostatisk laddning.

Film från Lubrolene kring smörjning med hjälp av elektrostatisk laddning.

 

 

Högkoncentrerade formsläppmedel används hos vissa gjuterier. Med den högre koncentrationen av släppmedel kan filmbildningen ske vid en högre yttemperatur på verktyget. Det leder till att den termiska balansen bibehålls och därmed att verktygets livslängd ökar. En annan fördel är att mängden spillvatten minskar.

På nedanstående filmer kan först ses konventionell formsmörjning (med lågkoncentrerat släppmedel) och därefter formsmörjning med högkoncentrerat släppmedel.

Konventionell formsmörjning

 

Minimal formsmörjning med högkoncentrerat släppmedel (teknologi från Trennex).

4710