Matrizentechnologien für Extrusion: Dievar vs. H13

Innovation bei Werkzeugtechnologien: Vergleich Dievar vs. H13

 

Im Zentrum des Dreiecks aus Qualität, Geschwindigkeit und Kosten bei der Aluminiumprofilherstellung steht das "Strangpresswerkzeug" (Matrize). Das Werkzeug arbeitet bei Temperaturen von 450-500 °C und unter einem spezifischen Druck von 50-100 bar. Diese extremen Bedingungen erfordern eine außergewöhnliche Leistung des Warmarbeitsstahls. Der Industriestandard AISI H13 (DIN 1.2344) wird seit Jahrzehnten verwendet, hat jedoch Schwierigkeiten, die Anforderungen moderner Extrusionsprozesse (insbesondere bei komplexen Automobil- und Batterieprofilen) zu erfüllen. Der von Uddeholm entwickelte Dievar hat in diesem Bereich eine Revolution ausgelöst.

1.1 Schadensmechanismen bei Werkzeugen: Den Feind kennen

Warum und wie versagt ein Strangpresswerkzeug?

1. Brandrisse (Thermische Ermüdung): Extrusion ist ein zyklischer Prozess. Die Werkzeugoberfläche erhitzt sich und kühlt bei jedem Zyklus ab. Diese thermischen Expansions- und Kontraktionsbewegungen erzeugen ein Netz aus Mikrorissen auf der Oberfläche, bekannt als "Brandrisse" (Heat Checking). Diese Risse übertragen sich auf die Profiloberfläche und verursachen ästhetische Mängel.
2. Warmverschleiß (Erosion): Die Reibung des Aluminiums beim Durchlaufen der Presskanäle (Lager) trägt die Stahloberfläche ab. Dies führt zu einer Verschlechterung der Maßhaltigkeit (Toleranzen).
3. Großbrüche (Gross Cracking): Das gefürchtetste Szenario. Das Werkzeug hält dem extremen Druck nicht stand und bricht plötzlich. Dies ist meist auf mikroskopische Defekte im Stahl oder mangelnde Zähigkeit zurückzuführen.

1.2 Dievar-Technologie: Metallurgische Unterschiede

Dievar ist keine bloße Verbesserung von H13, sondern eine völlig neue Legierungsphilosophie.

• Chemische Zusammensetzung: Während H13 einen hohen Siliziumgehalt aufweist, wurde dieser bei Dievar reduziert und die Anteile von Molybdän (Mo) und Vanadium (V) optimiert. Weniger Silizium erhöht die Duktilität und Zähigkeit signifikant.
• Herstellungsverfahren (ESU): Dievar wird standardmäßig im Elektroschlacke-Umschmelzverfahren (ESU) hergestellt. Dabei wird der Stahl zur Reinigung tropfenweise durch Schlacke umgeschmolzen. Ergebnis:
• Nahezu null Einschlüsse: Eliminierung von Rissinitiierungsstellen.
• Isotrope Struktur: Die Quer- und Längseigenschaften des Stahls sind gleichwertig. Bei H13 ist die Querzähigkeit oft geringer.
• Karbidverteilung: Dievar weist sehr feine und homogen verteilte Karbide auf. Bei H13 können Karbide Netzwerke bilden (Korngrenzenausscheidungen), was zu Sprödigkeit führt.

1.3 Leistungsvergleich und Wirtschaftlichkeit

Analyse der Gesamtbetriebskosten (TCO):

Der Kilopreis von Dievar ist höher als der von H13. Die Werkzeugkosten machen jedoch nur einen kleinen Teil der gesamten Profilherstellungskosten aus.

• Szenario H13: Ein Werkzeug reißt nach 10 Tonnen. Produktionsstopp, Warten auf neues Werkzeug, Ausschuss.
• Szenario Dievar: Das Werkzeug presst 20 Tonnen und läuft weiter. Längere Wartungsintervalle.
• Fazit: Der Einsatz von Dievar senkt die Gesamtproduktionskosten durch eine 50-100%ige Erhöhung der Standzeit und reduzierte Stillstandszeiten. Besonders bei komplexen "Multi-Hollow"-Profilen wie Batteriewannen ist Dievar wie eine Versicherungspolice.