Wybór stali na matryce i stemple do obróbki na zimno

Czym są matryce i stemple do obróbki na zimno?

Matryce i stemple do obróbki na zimno to powszechnie używane narzędzia w produkcji do obróbki metalu, np. wycinania kształtów lub tłoczenia metalu w określone kształty. „Obróbka na zimno” oznacza, że narzędzia te pracują w temperaturze pokojowej, w przeciwieństwie do „obróbki na gorąco”, która wymaga podgrzewania metalu. Ponieważ nie ma wysokiej temperatury, która zmiękcza metal, stal narzędziowa musi być mocna, aby wytrzymać naprężenia i zużycie.

Do różnych zastosowań obróbki na zimno wymagane są różne rodzaje stali:

• Niektóre wymagają, aby stal była bardzo odporna na zużycie (duża odporność na ścieranie, aby wytrzymać dłużej).
• Niektórzy potrzebują stali wytrzymałej (o dużej wytrzymałości, niepodatnej na pękanie).
• Niektórzy mogą potrzebować równowagi między jednym a drugim.

Wybór stali na matryce i stemple do obróbki na zimno

Wybór materiałów na matryce i stemple do obróbki na zimno koncentruje się na zrównoważeniu odporności na zużycie i wytrzymałości, w zależności od zastosowania:

• Do małych form należy używać stali zwykłej (np. W1, O2).
• Zaawansowane stale (np. A2, D2) do dużych form lub wysokich wymagań.
• Stale odporne na uderzenia do grubych materiałów (np. S1, S5).
• Należy również wziąć pod uwagę koszt i stosunek mocy do mocy.

Czym są odporność na zużycie i wytrzymałość?

Dwiema najważniejszymi cechami, które należy brać pod uwagę przy wyborze stali, są odporność na zużycie i wytrzymałość:

• Odporność na zużycie to zdolność stali do opierania się tarciu lub zużyciu. Narzędzia zawsze ocierają się o metal i szybko się zużywają, jeśli nie mają dobrej odporności na ścieranie.
• Wytrzymałość: zdolność stali do pochłaniania energii bez pękania, gdy zostanie zastosowana siła. Na przykład narzędzie może pęknąć, jeśli zostanie uderzone nagle i ma niską wytrzymałość.

Porównanie ocen stali

W1 i W2: Wytrzymałość jest najwyższa (7), a odporność na ścieranie średnia (4).

A7 i D7: najwyższa odporność na ścieranie (9), ale bardzo niska wytrzymałość (1 lub 2).

A2: bardziej zrównoważona odporność na ścieranie (6) i wytrzymałość (5).

D2 i D4: bardzo wysoka odporność na ścieranie (8), ale niska wytrzymałość (2 lub 1).

Charakterystyka i zastosowanie różnych stali

Różne stale nadają się do różnych sytuacji:
1. stale hartowane w wodzie. W1, W2: Te stale są hartowane przez hartowanie w wodzie (ogrzewanie i chłodzenie w wodzie). Charakteryzują się wysoką wytrzymałością, średnią odpornością na zużycie, niskim kosztem i przydatnością do małych form.
2. Stale hartowane w oleju, takie jak O1, O2, charakteryzują się odpornością na zużycie i wytrzymałością, są średnie, nadają się do form małych i średnich
3. Stale hartowane na powietrzu, takie jak A2, D2 i D4, są chłodzone i hartowane na powietrzu, z niewielkimi zmianami wymiarowymi, odpowiednie do dużych części. A2 ma równowagę odporności na zużycie i wytrzymałości i jest powszechnie stosowana w częściach dziurkowanych o szerokości do 76,2 mm (3 cale). D2 i D4 mają wysoką odporność na zużycie, ale niską wytrzymałość i nadają się do form, które muszą być odporne na ścieranie.
4. Stal szybkotnąca, taka jak M2 i M4, zawiera wolfram, molibden i inne stopy. Jej odporność na zużycie jest bardzo wysoka, ale wytrzymałość jest niska. Dlatego nadaje się do narzędzi skrawających o dużej prędkości lub do zastosowań wymagających bardzo dużej odporności na zużycie.
5. Stale odporne na uderzenia, takie jak S1 i S5, gdy grubość materiału jest większa niż 6,35 mm (0,25 cala), w przypadku stali S1 lub S5 nadają się do obróbki form do grubych materiałów.

Kluczowe czynniki przy wyborze stali

Przy wyborze stali należy zwrócić uwagę na kilka kwestii:

1. Rozmiar

• Małe formy: W1, W2 lub O1 są wystarczające.
• Do dużych form (np. części wykrawanych o szerokości 76,2 mm) należy stosować stale hartowane na powietrzu, takie jak A2 i D2.

2. Wymagania dotyczące użytkowania

• Jeśli zależy Ci na odporności na zużycie (długotrwałym utrzymywaniu się), wybierz D2, D4, A7 i D7.
• Jeśli potrzebujesz wytrzymałości (odporności na uderzenia), wybierz W1, W2, S1, S5.
• Wydajność równowagi: wybierz A2.

3. Koszt

• Koszt stali nie stanowi dużego procentu całkowitego kosztu narzędzia. W przypadku małych serii produkcyjnych koszt D2 wynosi około 10%; w przypadku grubszego materiału (12 mm) może wynosić 50%.
• Mimo że stal wysokiej jakości jest droga, może być bardziej opłacalna, jeśli ma dobrą wydajność.

4. Stosunek stempla do materiału

• Stosunek średnicy stempla do grubości materiału ma wpływ na wybór stali
• Wymagane są mniejsze współczynniki, większe naciski narzędzi i większa wytrzymałość.