Zu den Hauptfolgen des Kornwachstums in Heißkanalsystemen zählen eine verminderte Festigkeit, ein erhöhtes Rissrisiko, eine schlechtere Dimensionsstabilität und eine verkürzte Lebensdauer. Diese Änderungen wirken sich erheblich auf die Leistung der Form und die Produktqualität aus.
1. Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften
Reduzierte Festigkeit und Härte: Eine Kornvergröberung führt zu einer Verringerung der Korngrenzenfläche. Korngrenzen sind wichtige Hindernisse, die die Versetzungsbewegung behindern. Ihre Reduzierung führt zu einer erheblichen Schwächung der Zug- und Ermüdungsfestigkeit des Materials.
Verschlechterung der Plastizität und Zähigkeit: Grobe Körner erhöhen die Sprödigkeit des Materials, verringern die Dehnung nach dem Bruch und machen es anfälliger für Sprödbrüche bei thermischer Wechselbeanspruchung.
Während übermäßig grobe oder feine Körner bei hohen Temperaturen schädlich sind, kommt es in Heißkanalsystemen häufig zu übermäßig groben Körnern, die zu einem starken Rückgang der Hochtemperaturfestigkeit führen.
2. Erhöhtes Risiko von Rissen und Ausfällen
Verstärktes Gleiten der Korngrenzen: Unter Betriebsbedingungen bei hohen Temperaturen sind die Korngrenzen grober Körner anfälliger für Gleiten und Migration, wodurch sich Spannungskonzentrationspunkte bilden und Mikrorisse entstehen.
Beschleunigter Kriechschaden: Das Kornwachstum fördert die Keimbildung und Ausbreitung von Korngrenzenfehlstellen, insbesondere an den Verbindungsstellen dreier Körner, wo leicht Risskeime entstehen, die nach Eintritt in die dritte Stufe des Kriechens zu einem schnellen Bruch führen.
Wenn abnormales Kornwachstum mit Korngrenzenoxidation oder lokalem Schmelzen einhergeht, kann es zu einer „Überhitzung“ kommen, die das Material irreparabel macht.
3. Verringerte Maßgenauigkeit und Stabilität:
Mikrostruktur-Inhomogenität: Lokalisiertes abnormales Kornwachstum führt zu inkonsistenten Wärmeausdehnungskoeffizienten, was zu Formverformungen führt.
Auswirkungen auf die Genauigkeit des Spritzgusses: Eine Verformung der Heißkanalkomponenten verändert die Kanalgeometrie, was zu ungleichmäßiger Füllung, Gratbildung oder Materialmangel führt.
4. Deutlich verkürzte Lebensdauer der Form:
Frühzeitiges Versagen: Überhitzte Bereiche werden zum Ausgangspunkt für Ermüdungsrisse und beschleunigen die Rissbildung in der Form.
Erhöhte Wartungskosten: Für die Inspektion, Reparatur oder den Austausch von Heißkanalkomponenten sind häufige Ausfallzeiten erforderlich, was sich negativ auf die Produktionseffizienz auswirkt.
Praktische Empfehlung: Die Steuerung der Heiztemperatur auf einen Wert unterhalb der Obergrenze des Formenstahl-Temperns (z. B. H13-Stahl unter oder gleich 600 Grad) kann das Kornwachstum wirksam verzögern.
