Lựa chọn thép cho khuôn đúc

Nguyên nhân gây ra lỗi khuôn đúc

Khuôn dập tiền xu có thể bị hỏng do những vấn đề sau:

• Mài mòn: bề mặt khuôn bị mòn, đặc biệt là khi áp suất thấp và vật liệu phôi mềm, kim loại có thể dính vào khuôn, dẫn đến tăng độ mài mòn.
• Vết lõm: bề mặt khuôn bị ép xuống.
• Nứt: khuôn bị nứt, thường là do chịu quá nhiều áp lực hoặc thiết kế quá phức tạp.

Thép thường dùng trong ngành công nghiệp bạc – Thép tôi nước W1

Trong ngành chế tác bạc (ví dụ như sản xuất tiền xu bằng bạc, đồng hoặc thép không gỉ), việc dập nổi tiền xu thường được thực hiện bằng búa thả. Loại thép thường được sử dụng nhất cho mục đích này là thép tôi nước W1 với các đặc điểm sau:

• Độ cứng bề mặt: 59 đến 61 HRC (HRC là đơn vị đo độ cứng, số càng cao thì độ cứng càng lớn).
• Tính chất làm cứng nông: Chỉ có lớp bề mặt cứng lại khi tôi, và phần bên trong vẫn mềm hơn. Đặc điểm này mang lại cho khuôn bề mặt cứng (chống mài mòn) và độ dẻo dai (ít bị nứt).
• Khả năng làm cứng được kiểm soát: Mức độ làm cứng của thép có thể được kiểm soát chính xác.

Thép W1 rất phù hợp với những tình huống mà áp suất không quá cao và phôi mềm, chẳng hạn như dập nổi hợp kim bạc hoặc đồng.

Thách thức và giải pháp cho thiết kế dập nổi sâu

Nếu đồng xu có thiết kế sâu (ví dụ, hoa văn phức tạp), thép tôi nước W1 có thể bị hỏng do nứt. Để giải quyết vấn đề này, có các loại thép sau:

1. Thép công cụ cacbon tôi sâu: cứng hơn và có thể chịu được các hình dập nổi phức tạp hơn.

2. Thép mềm (ví dụ S1 hoặc L6):

• Độ cứng: 57 đến 59 HRC.
• Xếp hạng độ bền: 6 đến 8 (cứng và ít bị nứt).

3. Thép có độ bền cao (ví dụ H11 hoặc H12):

• Độ cứng: 45 đến 52 HRC (thấp hơn W1, nhưng độ dẻo dai tốt hơn).
• Do độ cứng thấp hơn nên bề mặt dễ bị trầy xước. Có thể bảo vệ bằng cách thêm lớp mạ crom cứng (dày 0,127 đến 0,254 mm hoặc dày 0,005 đến 0,010 inch).

Lựa chọn khuôn nhỏ

Đối với khuôn nhỏ đòi hỏi khả năng chống mài mòn cao hơn, có thể sử dụng các loại thép sau:

• Thép tôi dầu O1: độ cứng từ 56 đến 58 HRC.
• Thép tôi bằng không khí A2 và D2 có độ cứng từ 56 đến 58 HRC. Những loại thép này hoạt động tốt hơn trên khuôn nhỏ vì chúng chống mài mòn và phù hợp để in có độ chính xác cao.

Khuôn được làm như thế nào – Hubbing

Khuôn dập nổi tiền xu được tạo tốt nhất bằng cách tạo rãnh thay vì gia công trực tiếp. Tạo rãnh sử dụng một đầu phay chính để ép ra hình dạng của khuôn và rẻ hơn nhiều so với gia công. Các loại thép khác nhau hoạt động như thế nào khi tạo rãnh:

• Thép O1 và A2 có thể được ép nguội nhưng có thể cần ủ trung gian (nung nóng để làm mềm thép nhằm tránh thép bị nứt quá mạnh) giữa các lần ép.
• Thép W1 dễ ép trục hơn. Ở cùng áp suất, thép W1 có độ sâu lõm gấp đôi thép A2.

Tóm tắt: Các yếu tố chính trong việc lựa chọn thép

Tóm lại, cần cân nhắc các yếu tố sau đây khi lựa chọn thép để làm khuôn dập tiền xu:

• Khả năng chống mài mòn: khuôn phải có thể sử dụng trong thời gian dài mà không bị mài mòn.
• Độ bền: khuôn không dễ bị nứt.
• Tính chất làm cứng: sự cân bằng giữa độ cứng bề mặt và độ dẻo dai bên trong.
• Khả năng gia công: có dễ gia công hay dễ ép trục.
• Chi phí: cố gắng giảm chi phí nhưng vẫn đảm bảo hiệu suất đáp ứng được nhu cầu.

Các tình huống khác nhau đòi hỏi các loại thép khác nhau:

• Thép W1 phù hợp với kỹ thuật dập nổi nông, áp suất thấp và ngành công nghiệp đồ bạc.
• Thép S1, L6: thích hợp để dập nổi sâu khi cần độ bền.
• Thép H11, H12: khi cần độ bền tối đa, có lớp mạ crom cứng để bảo vệ.
• Thép O1, A2, D2: khuôn nhỏ khi cần khả năng chống mài mòn cao.