Руководство по штампам из карбида вольфрама: типы, марки, советы по проектированию и применению

Если вы проводите свой рабочий день возле прессов, холодных головок или волочильных станков, вы уже знаете, насколько важна хорошая матрица. Матрица из карбида вольфрама может проработать сотни тысяч ходов, прежде чем потребует внимания, и именно поэтому так много производителей теперь используют твердый сплав для своих самых сложных операций формовки и резки. Наша компания производит детали из твердого сплава в Чанчжоу с 1990 года, и в этой статье мы хотели бы поделиться тем, что мы узнали о том, что представляют собой эти штампы, как они изготавливаются и как добиться от них максимально длительного срока службы.

Что такое матрица из карбида вольфрама?

A матрица из карбида вольфрама Это инструмент, рабочая полость или режущая кромка которого изготовлена из твердого сплава, а не из инструментальной стали. Материал представляет собой композит: твердые зерна карбида вольфрама склеены между собой более мягким металлическим связующим, обычно кобальтом. Его производят путем смешивания порошка, прессования его до формы, близкой к готовой детали, и спекания при температуре примерно 1400 градусов по Цельсию, после чего заготовка шлифуется и полируется до окончательных размеров.

Два свойства делают твердый сплав таким привлекательным для штампов. Во-первых, это твердость, обычно составляющая от 1400 до 1900 HV, что в несколько раз выше, чем у закаленной инструментальной стали, что обеспечивает исключительную износостойкость по отношению к абразивному листу, проволоке и полосам. Во-вторых, это прочность на сжатие, которая позволяет полости выдерживать огромное давление при штамповке или волочении, не разрушаясь.

Однако карбид не такой прочный, как сталь. Его прочность на растяжение и удар ограничена, поэтому вставка штампа почти всегда монтируется в стальной корпус, стяжное кольцо или балку, которая удерживает твердый сплав при сжатии и поглощает удары. Понимание того, что взаимодействие твердосплавной пластины и ее стального корпуса является первым шагом к долговечности матрицы.

Как изготавливается матрица из карбида вольфрама

Каждый кубик начинается с порошка. Размер частиц карбида вольфрама, содержание кобальта, а также цикл прессования и спекания вместе определяют окончательный баланс между твердостью и ударной вязкостью. Производство обычно происходит в такой последовательности:

1. Приготовление порошка. Порошок карбида вольфрама измельчают и смешивают с кобальтом и небольшим количеством ингибиторов роста зерен, затем сушат распылением в сыпучие гранулы.
2. Прессинг. Гранулы прессуют в матрице или изостатическом прессе в сырую деталь, которая намеренно больше готовой детали, поскольку спекание приведет к ее усадке.
3. Спекание. Деталь нагревается в вакуумной печи или печи низкого давления, где кобальт становится жидким и стягивает зерна карбида в плотное тело, практически не имеющее пористости.
4. Отделка. Алмазное шлифование, электроэрозионная обработка, притирка и полировка доводят полость до допусков, измеряемых микронами.
5. Сборка. Твердосплавная вставка запрессовывается или зажимается в стальное кольцо, а готовая матрица проверяется на концентричность, твердость и чистоту поверхности.

На этих этапах оборудование имеет огромное значение. Когда в 2009 году мы инвестировали в печи для спекания низкого давления и прессы TPA, это произошло именно потому, что постоянство прессования и спекания — это то, что отличает матрицу, которая сохраняет свои размеры в течение многих лет, от матрицы, которая смещается через несколько месяцев.

Распространенные типы матриц из карбида вольфрама

Хотя слово «штамповка» широко используется в мастерских, сами изделия делятся на узнаваемые семейства. В таблице ниже приведены наиболее распространенные из них и условия, при которых каждый из них должен выжить.

Вырубные и штамповочные работы — самая крупная операция в нашем портфеле заказов. Штамповочная матрица из твердого сплава обычно представляет собой шлифованную и полированную вставку, запрессованную в кольцо из закаленной стали, геометрия которой устроена так, что рабочая нагрузка удерживает твердый сплав в сжатом состоянии.

Штамповочная матрица из карбида вольфрама для износостойкой вырубки Эта матрица из карбида вольфрама, созданная для вырубки и штамповки, обеспечивает износостойкость, работоспособность при высоких температурах и точность, необходимую для поддержания точности матрицы и поддержки эффективного производства. Посмотреть продукт →

Выбор подходящей марки твердого сплава

Не существует одной лучшей оценки для каждого кубика. Выбор сводится к нескольким переменным, которые тянутся друг к другу:

• Содержание кобальта. Низкое содержание связующего, около 6 процентов, обеспечивает максимальную твердость и износостойкость, что позволяет производить вырубку тонкого листа в больших объемах. Более высокое содержание от 12 до 20 процентов меняет твердость на прочность и является лучшим выбором, когда матрица подвергается сильным ударам.
• Размер зерна. Субмикронные сорта имеют более острую кромку и противостоят абразивному износу, а средние и грубые сорта более изящно поглощают удары. Мелкое зерно не является автоматически лучшим; просто он лучше подходит для легкой, быстрой и чистой резки.
• Состояние поверхности. Полированное отверстие снижает трение при волочении и экструзии, а некоторые формовочные инструменты выигрывают от обработки поверхности, где проблема истирания является проблемой.
• Рабочая температура. Когда заготовка горячая, а не холодная, термоциклирование добавляет еще одно измерение к выбору сплава, а преимущества твердосплавных матриц при горячей штамповке заслуживают отдельного обсуждения.

Практическое правило — выбирать наименьшее содержание кобальта и наименьший размер зерна, который выдержит воздействие вашего пресса. Тестирование обоих направлений с поставщиком гораздо дешевле, чем обнаружение предела производства.

Детали дизайна, которые решают жизнь

Многие преждевременные отказы, которые нас просят расследовать, вовсе не являются материальными проблемами; это проблемы проектирования или настройки. Большинство из них описаны ниже.

• Клиренс. Слишком малый зазор приводит к скалыванию режущей кромки, слишком большой приводит к образованию заусенцев и завальцованных кромок. Карбид обычно предпочитает немного больший зазор, чем сталь.
• Поддерживать. Никогда не оставляйте натянутый карбид без поддержки. Усадочные кольца и опорные пластины должны сжимать вставку под нагрузкой.
• Геометрия входа. Небольшой радиус входа или фаска направляют заготовку и не позволяют кромке сразу принять на себя полную нагрузку.
• Выравнивание. Параллельность пресса, направление установки матрицы и выравнивание плунжера влияют на матрицу так же, как матрица влияет на деталь.
• Смазка. Адекватная смазка контролирует тепло трения и уменьшает истирание твердосплавной поверхности.

Практика технического обслуживания, которая окупается

Твердосплавные штампы долговечны, но не являются неразрушимыми, а небольшие дефекты существенно влияют на срок службы инструмента.

• Проверяйте рабочие кромки через определенные промежутки времени, не дожидаясь появления проблем с качеством.
• Записывайте количество ходов и историю переточки, чтобы можно было прогнозировать, а не обнаруживать износ.
• Удалите осколки, заусенцы и мусор, прежде чем они оставят следы на полости или полосе.
• Повторяйте притирку или переточку небольшими, контролируемыми шагами, поскольку при каждой переточке расходуется часть доступной кромки.
• Храните плашки с легкой защитной пленкой и кольцом, защищающим отверстие или режущую кромку.

Штамп, который обслуживается по графику, обычно обеспечивает гораздо больше ходов за вставку, чем тот, который ремонтируется только после выхода из строя.

Работайте с производителем штампов, который понимает ваш процесс

Поскольку мы прессуем, спекаем и шлифуем наш собственный твердосплавный сплав, мы можем контролировать переменные, от которых зависит, будет ли матрица работать на вашем прессе. Наше производство организовано в соответствии с системами управления ISO 9001 и ISO 14001, а наши прецизионные инструменты производятся в соответствии с международно признанными стандартами точности размеров и стабильности партий.

Этот вертикальный контроль важен для штампов, поскольку небольшие изменения в содержании связующего вещества или цикле спекания напрямую отражаются на сроке службы штампов. Помимо формовочных штампов, мы также производим режущую часть процесса, включая лезвия для операций обрезки, резки и резки, изготовленные по одной и той же твердосплавной технологии, поэтому клиент может получить формовочный инструмент и режущий инструмент от одного партнера.

Лезвие из карбида вольфрама для обрезки и резки Это режущее лезвие, изготовленное по той же твердосплавной технологии, что и штампы компании, поддерживает операции обрезки, резки и резки, помогая добиться точности размеров и качества поверхности. Посмотреть продукт →

Если вы все еще решаете, какое семейство продуктов подойдет для вашей деятельности, наш полный ассортимент изделий из карбида вольфрама дает краткий обзор всего, что мы создаем.

В конце концов, матрица из карбида вольфрама — это простая идея, реализованная с большой точностью: чрезвычайно твердый материал, подвергнутый сжатию, тщательно продуманный дизайн и дисциплинированный уход. Сделайте эти четыре вещи правильно, и кубик окупит себя во много раз. Если вы хотите обсудить конкретное применение, будь то вырубка тонкого листа, волочение проволоки или формование крепежных изделий, наша команда всегда рада сравнить замечания с людьми, которые управляют печатными машинами.