Wybór stali na matryce do wybijania

Przyczyny uszkodzenia matrycy do bicia monet

Matryce do tłoczenia monet mogą ulec uszkodzeniu na skutek następujących problemów:

• Zużycie: powierzchnia matrycy ulega zużyciu, zwłaszcza gdy nacisk jest niski, a materiał obrabiany jest miękki. Metal może przywierać do matrycy, co prowadzi do zwiększonego zużycia.
• Wgniecenie: powierzchnia formy zostaje dociśnięta.
• Pękanie: forma pęka, zwykle gdy jest poddawana zbyt dużemu ciśnieniu lub gdy projekt jest zbyt skomplikowany.

Stal powszechnie stosowana w przemyśle srebrnym – stal hartowana w wodzie W1

W przemyśle złotniczym (np. produkcja monet ze srebra, miedzi lub stali nierdzewnej) tłoczenie monet wykonuje się zazwyczaj za pomocą młotów spadowych. Najczęściej używaną do tego celu stalą jest stal hartowana w wodzie W1 o następujących cechach:

• Twardość powierzchni: 59 do 61 HRC (HRC to jednostka twardości, im wyższa liczba, tym materiał jest twardszy).
• Płytkie właściwości hartowania: Tylko warstwa powierzchniowa twardnieje po zahartowaniu, a wnętrze pozostaje bardziej miękkie. Ta cecha nadaje formie twardą powierzchnię (odporną na zużycie) i wytrzymałość (mniej podatną na pękanie).
• Kontrolowana hartowność: Stopień hartowania stali można precyzyjnie kontrolować.

Stale W1 dobrze sprawdzają się w sytuacjach, w których nacisk nie jest zbyt duży, a obrabiany przedmiot jest miękki, np. wytłaczanie stopów srebra lub miedzi.

Wyzwania i rozwiązania dla głęboko tłoczonych wzorów

Jeśli moneta ma głęboki wzór (np. złożony wzór), stal hartowana wodą W1 może zawieść z powodu pękania. Aby rozwiązać ten problem, dostępne są następujące stale:

1. Głęboko hartowana stal narzędziowa węglowa: hartuje się do większej głębokości i może wytrzymać bardziej złożone tłoczenie.

2. Stal miękka (np. S1 lub L6):

• Twardość: 57 do 59 HRC.
• Stopień wytrzymałości: od 6 do 8 (wytrzymały i mniej podatny na pękanie).

3. Stale o wysokiej wytrzymałości (np. H11 lub H12):

• Twardość: 45 do 52 HRC (niższa niż W1, ale lepsza wytrzymałość).
• Ze względu na niższą twardość powierzchnia łatwo się rysuje. Można ją zabezpieczyć, dodając powłokę chromu twardego (o grubości 0,127 do 0,254 mm lub 0,005 do 0,010 cala).

Wybór małych foremek

Do małych form wymagających większej odporności na zużycie można stosować następujące stale:

• Stal hartowana w oleju O1: twardość 56 do 58 HRC.
• Stale hartowane na powietrzu A2 i D2 mają twardość 56 do 58 HRC. Stale te lepiej sprawdzają się w małych formach, ponieważ są odporne na zużycie i nadają się do precyzyjnego odciskania.

Jak powstają matryce – Hubowanie

Matryce do tłoczenia monet najlepiej wykonywać przez frezowanie, a nie przez bezpośrednią obróbkę. Frezowanie wykorzystuje główny frez do wyciskania kształtu matrycy i jest znacznie tańsze niż obróbka skrawaniem. Jak zachowują się różne stale podczas frezowania:

• Stale O1 i A2 można poddawać tłoczeniu na zimno, jednak może być konieczne pośrednie wyżarzanie (ogrzewanie w celu zmiękczenia stali i uniknięcia zbyt mocnego pękania) pomiędzy odciskami.
• Stal W1 jest łatwiejsza do prasowania piasty. Przy tym samym ciśnieniu stal W1 ma dwukrotnie większą głębokość wcięcia niż stal A2.

Podsumowanie: Kluczowe czynniki przy wyborze stali

Podsumowując, przy wyborze stali na matryce do tłoczenia monet należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

• Odporność na zużycie: matryca powinna nadawać się do długotrwałego użytkowania bez oznak zużycia.
• Wytrzymałość: matryca nie powinna pękać łatwo.
• Właściwości hartownicze: równowaga między twardością powierzchniową i wytrzymałością wewnętrzną.
• Obróbka skrawaniem: czy jest łatwa w obróbce skrawaniem, czy wymaga prasowania piast.
• Koszt: staraj się obniżać koszty, nie zmieniając jednocześnie wydajności na dostosowującą się do popytu.

W różnych sytuacjach wymagane są różne rodzaje stali:

• Stal W1 nadaje się do płytkiego tłoczenia, obróbki niskociśnieniowej i przemysłu jubilerskiego.
• Stal S1, L6: nadaje się do głębokiego tłoczenia, gdy wymagana jest wytrzymałość.
• Stal H11, H12: gdy wymagana jest maksymalna wytrzymałość, z powłoką chromową zapewniającą ochronę.
• Stale O1, A2, D2: małe formy, gdy wymagana jest wysoka odporność na zużycie.