What is cold forging? Cold heading is a metalworking method used to make fasteners such as bolts and screws. Because the molds are subjected to a lot of pressure during the cold heading process, they are prone to problems such as nosit, adhesion, cracking, and even fatigue or the molds becoming misshapen.

Proč selhávají formy na studené hlavy?

Formy za studena se při své práci setkávají s několika běžnými poruchami:

• Opotřebení: povrch formy je opotřebovaný, což má vliv na životnost.
• Adhesion: The metal material adheres to the mold, resulting in poor processing.
• Praskání: forma praská, protože nevydrží vysoký tlak.
• Únava: Únavové poškození se objevuje uvnitř formy nebo na pracovní ploše po dlouhé době používání.
• Shape Enlargement: The shape of the mold is propped up, which compromises precision.

Because of the high pressure in the cold heading process, the mold’s working surface needs to be very hard, usually with a hardness of 62 HRC (a hardness unit). Therefore, it is very important to choose the right steel.

Běžně používané oceli: Vodou kalené oceli W1 a W2

As mentioned in the article, the most common materials used for cold heading dies and punches (punches are the tools used with the dies) are W1 and W2 water-hardened steels. These steels have the following characteristics:

• Mělké kalení: Tyto oceli kalí pouze na povrchu při kalení (metoda tepelného zpracování, při kterém se ocel kalí), vnitřek je stále relativně měkký.
• Kontrola prokalitelnosti je důležitá: Prokalitelnost je hloubka, do které může ocel ztvrdnout při kalení. Kalitelnost by měla být přizpůsobena velikosti formy.

Oceli W1 a W2 však mají nevýhody:

• Omezená odolnost proti opotřebení: ani s tvrdostí 62-64 HRC nejsou dost dobré. Pokud má být forma používána po dlouhou dobu, tato ocel nemusí být dostatečně odolná.

Účinek vanadu: Někdy se do oceli přidává vanad (kovový prvek), ale vanad může snížit prokalitelnost. K vyřešení tohoto problému lze upravit další prvky v oceli, aby byla zajištěna prokalitelnost, zjemnění zrna oceli a zlepšení houževnatosti (houževnatost je schopnost materiálu, aby se snadno nerozbil).

Odolnější varianta: vysoce legované oceli (D2, M2, A2)

When it is necessary for a mold to last longer, choose a high-alloy steel such as D2, M2, or A2. The advantages and disadvantages of these steels are listed below:

• Výhody: mnohem vyšší odolnost proti opotřebení než W1 a W2, vhodné pro sériovou výrobu.
• Nevýhody: nízká houževnatost (snadno lámavá), nelze vyrobit přímo do celých forem.

Řešení:

• Z těchto vysoce legovaných ocelí vytvořte vložky (malé části forem) a poté je namontujte do pláště vyrobeného z oceli H11.
• Ocel H11 je houževnatá s tvrdostí 48-50 HRC, což chrání vložky a činí celou formu odolnou proti opotřebení a méně náchylnou k rozbití.

Výběr oceli pro tváření za studena

Děrovač je nástroj, který spolupracuje s formou v procesu tváření za studena a výběr oceli je také velmi důležitý:

• Běžně používané materiály, jako jsou formy a razníky, jsou také běžně vyráběny z oceli W1 nebo W2.
• Pokud je potřeba houževnatost, pokud se lisovník snadno zlomí nebo pokud odolnost proti opotřebení není tak důležitá, lze použít rázuvzdornou ocel S1. Tato ocel je houževnatá a odolává nárazům.
• Když je potřeba odolnost proti opotřebení: Pokud má být razník odolnější proti opotřebení, použijte ocel D2 nebo M2.

In summary, the key to choosing steel

This article’s core idea is that different steels are suitable for different situations. The choice of steel is based on specific needs:

• If the mold or punch requires a hard, low-cost material, consider W1 or W2.
• If it needs to be used for a long time and has high wear resistance, choose D2, M2, or A2, but with a tough housing.
• Pokud je razník náchylný ke zlomení, zvolte S1.