Hochtemperaturverformung und Rissbildung von Extrusionsdüsenkernen Fallbeispiel

Bei der kontinuierlichen Warmumformung von Kupfer stehen die meisten Hersteller vor technischen Herausforderungen wie Hochtemperaturverformung und Rissbildung im Werkzeugkern. Nach dem Erhitzen der Kupferbarren auf Formtemperaturen von über 650 °C werden die Extrusionswerkzeuge unter hohem Pressdruck im Werkzeugkern plastisch verformt. Der Werkzeugkern ist nicht nur dauerhaft hohem mechanischem Druck ausgesetzt, sondern erzeugt durch die intensive Reibung mit dem heißen Kupfer auch erhebliche thermische Spannungen. Dadurch ist er sehr anfällig für Hochtemperaturerweichung, Verformung und lokale Rissbildung. Diese Probleme verkürzen die Lebensdauer drastisch, erfordern häufigere Werkzeugwechsel und führen zu Schwankungen in der Maßgenauigkeit der Kupferprodukte sowie zu instabiler Produktqualität. Folglich beeinträchtigen sie direkt die kontinuierliche Betriebseffizienz und die Gesamtproduktionskosten der Produktionslinie.

SYTOP widmet sich seit Jahren der Forschung und Produktion von Kobaltlegierungsprodukten und ist spezialisiert auf kundenspezifische, verschleiß-, korrosions- und hochtemperaturbeständige Bauteile. Die Leistungsfähigkeit von Kobaltlegierungen ist im Markt längst anerkannt. Mehrere Hersteller von Anlagen für die kontinuierliche Strangpressung erkannten die Vorteile von Kobaltlegierungen und suchten die Zusammenarbeit mit uns, um dieses Material in der Werkzeugkernfertigung einzusetzen. Bei der ersten Anwendung traten jedoch Risse in den Werkzeugkernen auf. Dies lag nicht an mangelhaften Materialeigenschaften. Nach wiederholter Demontage, Prüfung und Analyse identifizierte unser technisches Team die Ursache: die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Kobaltlegierung und des Formsubstrats. Die ursprüngliche Presspassung der Werkzeugkerne war den hohen Temperaturen der Kupfer-Warmstrangpressung nicht gewachsen. Die unterschiedliche Wärmeausdehnung und -kontraktion bei Temperaturänderungen führte zu inneren Spannungen und schließlich zu Rissen. Nach der Identifizierung der Ursache leitete unser technisches Team umgehend eine spezialisierte Forschungs- und Entwicklungsarbeit ein, um die Diskrepanz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zu beheben. Sie überarbeiteten die Presspassungsparameter des Kerns und optimierten die Anpassungslösung durch mehrere Runden der Prozessoptimierung.

Nach umfangreichen Praxistests und Parameterkalibrierung konnten die neu entwickelten Extrusionsdüseneinsätze aus Kobaltlegierung die Probleme mit Hochtemperaturverformung und Rissbildung erfolgreich lösen. Partner-Anlagenhersteller erreichten eine stabile Installation und einen reibungslosen Betrieb der Einsätze, während die kontinuierliche Kupfer-Warmfließpressanlage eine gleichbleibendere Ausgabequalität und eine längere Standzeit der Düsen erzielte. Dieser technologische Durchbruch ermöglichte unserem Unternehmen nicht nur den erfolgreichen Markteintritt in den Markt für Kupfer-Extrusionsdüseneinsätze, sondern führte auch zu weltweiter Anerkennung durch überlegene Produktleistung und kundenspezifische technische Lösungen. Zahlreiche in- und ausländische Hersteller von Kupferverarbeitungs- und Extrusionsanlagen entscheiden sich derzeit für unsere Extrusionsdüsenkerne aus Kobaltlegierung, deren Stabilität und Zuverlässigkeit in der Kupferextrusionsindustrie umfassend bestätigt wurden.