Formkühlung

Druckguss

Kühlung von Metallformen, insbesondere Druckgießformen, während des Gießbetriebes zur Vermeidung einer unzulässig hohen Aufheizung des Formstahles. Als Kühlmittel dient normalerweise Wasser (unter Umständen mit Korrosionsschutzölzusatz), das durch entsprechend gebohrte Kanäle den Formeinsätzen und festen Kernen zugeführt wird (Bild 1). Diese Bohrungen müssen flüssigkeitsdicht sein. Für die Durchgänge durch Formplatten oder Fassungen, in denen die Einsätze und festen Kerne eingebaut sind, werden eingeschraubte Rohre verwendet. Ein Beispiel für die Kühlung größerer fester Kerne zeigt Bild 2. Zur Kühlung kleinerer Kerne empfiehlt sich der Einbau von Spiralkernen, (Kühlkern). Außerdem besteht die Möglichkeit der Verwendung von Wärmerohren.

Das Kühlsystem kann außerdem auch zur Formtemperierung dienen, wenn ein Wärmeträgeröl in den Kreislauf gefördert und in einem Temperiergerät nach Bedarf aufgeheizt oder gekühlt wird. Die Umlaufflüssigkeit ist dann Kühl- und Heizmedium zugleich, und die Temperaturregelung geschieht durch Thermoelemente in der Druckgießform, deren Messsignale im Temperiergerät ausgewertet werden und die jeweils erforderliche Beheizung beziehungsweise Kühlung der Form durch ein entsprechend temperiertes Medium veranlassen. Dabei ist darauf zu achten, dass für Thermoöle als Wärmeträgerflüssigkeit die Wärmeübergangszahl Öl/Formstahl sehr viel kleiner als vergleichsweise jene von Wasser/Stahl ist.

Dadurch ergibt sich die Notwendigkeit, dass für das Umlauföl eine größere Kontaktfläche benötigt wird. Es sind also mehr Kanäle notwendig, um gleiche Formtemperaturen wie bei Wasserkühlung zu erreichen und die Ölkanäle näher an den Formhohlraum heranzurücken. Auch bei festen Kernen ist es wichtig, die Kontaktfläche der Wärmeträgerflüssigkeit zu vergrößern; dazu können zylindrische Heiz- und Kühlkerne, bei denen das Thermoöl über die Mantelfläche abströmt, in die festen Kerne oder Formeinsätze eingebaut werden (Bild 3).

Auch kombinierte Kühl- und Anwärmsysteme mit getrennten Kühl- und Heizbohrungen in der Druckgießform werden verwendet. Zur Kühlung dient Wasser, während zur Beheizung elektrische Heizpatronen eingebaut werden. Wenn die Formtemperatur mit Thermoelementen gemessen wird, lässt sich eine automatische Regelung mit Hilfe eines Steuergerätes durchführen, das die Kühl- und Heizkreise entsprechend zu- oder abschaltet.

Das Kühl- beziehungsweise Temperiersystem einer Druckgießform sollte auf optimale Wirkung ausgelegt sein. Zweckmäßig ist im Konstruktionsstadium die Ermittlung der voraussichtlichen Temperaturverteilung in der Form, wobei die Lage und Anordnung der Kühlkanäle so verändert wird, dass sich bestmögliche Kühl- und Temperierwirkung einstellt. Dies geschieht zum Beispiel durch eine Wärmefeld-Simulationsrechnung.

Kokillen für Leichtmetall-Formguss müssen nur selten gekühlt werden. Zum Teil wird in solchen Fällen ein kontinuierliches Abblasen mit Druckluft vorgesehen; an besonders stark beanspruchten Stellen können auch Kühleinsätze, meist aus Kupfer, vorgesehen werden, die die Wärme schneller ableiten als übliche Kokillenwerkstoffe wie Gusseisen oder Formstahl (Bild  4). Kokillen für Messing-Formguss müssen nach jedem Abguss in einem Schlichtetauchbad gekühlt werden. Stranggusskokillen sind wassergekühlt, (Stranggießverfahren).

Bild 1: Kühlung eines Formeinsatzes in einerDruckgießform© GIESSEREI LEXIKON
Bild 2: Kühlung größerer fester Kerne in einer Druckgießform© GIESSEREI LEXIKON
Bild 3: Zylindrische Heiz- und Kühlkerne für Temperierumlauf in einer Druckgießform (nach G. Seidel)© GIESSEREI LEXIKON
Bild 4: Kühlung eines festen Kerns durch einen eingeschraubten und mit Rippen versehenen Kupferstift© GIESSEREI LEXIKON

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