5 Hauptmaterialien für das Kaltprägen

Stanzwerkzeuge arbeiten unter Stoß-, Vibrations-, Reibungs-, Hochdruck-, Zug-, Biege- und Torsionsbelastungen und sogar bei höheren Temperaturen (z. B. Kaltfließpressen). Die Arbeitsbedingungen sind komplex und es kommt leicht zu Abnutzung, Ermüdung, Bruch, Verformung und anderen Phänomenen. Daher sind die Anforderungen an das Material der Arbeitsteile der Matrize höher als die der gewöhnlichen Teile. Aufgrund der unterschiedlichen Arbeitsbedingungen verschiedener Stanzwerkzeuge sind auch die Anforderungen an die Materialien der Arbeitsteile der Stempel unterschiedlich.

Anforderungen an verschiedene Prägeformen

1. für Schneidwerkzeuge

Für die Arbeitsteile von Stanzwerkzeugen für Bleche sind eine hohe Verschleißfestigkeit und Härte erforderlich, während für Stanzwerkzeuge für dicke Bleche eine hohe Verschleißfestigkeit und Druckstreckgrenze erforderlich sind. Um einen Matrizenbruch oder ein Zusammenfallen der Klinge zu verhindern, sind außerdem eine hohe Bruchfestigkeit, hohe Biegefestigkeit und Zähigkeit erforderlich.

2. für Ziehsteinmaterialien

Es ist erforderlich, dass die Arbeitsteile der Matrize eine gute Antihaftung (Antiokklusion), eine hohe Verschleißfestigkeit und Härte, ein gewisses Maß an Festigkeit und Zähigkeit sowie eine gute Schneidleistung aufweisen und die Verformung während der Wärmebehandlung gering sein sollte.

3. für Kaltfließpresswerkzeuge

Die Arbeitsteile der Matrize müssen eine hohe Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit aufweisen. Um einen Schlagbruch zu vermeiden, ist außerdem eine gewisse Zähigkeit erforderlich. Da die Extrusion einen größeren Temperaturanstieg erzeugt, sollte sie auch einen gewissen Grad an thermischer Ermüdungsbeständigkeit und thermischer Härte aufweisen.

Arten und Eigenschaften von Stanzwerkzeugmaterialien

Die Materialien des Stanzwerkzeugs sind Stahl, Hartmetall, stahlgebundenes Hartmetall, Legierungen auf Zinkbasis, Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, Aluminiumbronze, makromolekulare Materialien usw. Derzeit ist Stahl das Hauptmaterial für die Herstellung von Stanzformen. Die gebräuchlichen Arten von Werkzeugbearbeitungsteilen sind Kohlenstoff-Werkzeugstahl, niedriglegierter Werkzeugstahl, Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, hohem Chromgehalt oder mittlerem Chromgehalt, legierter Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, hochfester Stahl, Matrixstahl, Hartmetall, stahlgebundenes Hartmetall usw.

1.Kohlenstoff-Werkzeugstahl

T8A und T10A sind die am häufigsten verwendeten Kohlenstoff-Werkzeugstähle in Gesenken, die die Vorteile einer guten Verarbeitungsleistung und eines niedrigen Preises bieten. Allerdings sind die Härtbarkeit und die Rothärte schlecht, die Verformung durch die Wärmebehandlung ist groß und die Tragfähigkeit ist gering.

T10A ist ein Kohlenstoff-Werkzeugstahl mit bestimmter Festigkeit und Zähigkeit. Allerdings ist die Verschleißfestigkeit nicht hoch, das Abschrecken ist leicht zu verformen und zu reißen und die Härtbarkeit ist schlecht. Es ist nur für Stanzwerkzeuge mit einfacher Form, geringer Größe und geringer Werkstückanzahl geeignet.

2.Niedrig legierter Werkzeugstahl

Niedriglegierter Werkzeugstahl basiert auf Kohlenstoff-Werkzeugstahl mit entsprechenden Legierungselementen. Im Vergleich zu Kohlenstoff-Werkzeugstahl verringert es die Tendenz zur Abschreckverformung und Rissbildung und verbessert die Härtbarkeit und Verschleißfestigkeit des Stahls. Die zur Herstellung von Gesenken verwendeten niedriglegierten Stähle sind CrWMn, 9Mn2V, 7CrSiMnMoV (Code CH-1), 6CrNiSiMnMoV (Code GD) usw.

Stähle mit hohem und niedrigem Kohlenstoffgehalt zeichnen sich durch einen einfachen Abschreckvorgang, eine bessere Härtbarkeit als Kohlenstoff-Werkzeugstähle und eine einfache Verformungskontrolle aus. Allerdings sind die Verschleißfestigkeit und die Zähigkeit immer noch gering, was bei Schneidwerkzeugen mittlerer Chargen mit komplexer Werkstückform möglich ist.

3. Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoff- und Chromgehalt

Häufig verwendete Werkzeugstähle mit hohem Kohlenstoff- und Chromgehalt sind Cr12 und Cr12MoV, Cr12Mo1V1 (Code D2). Sie weisen eine gute Härtbarkeit, Härtbarkeit und Verschleißfestigkeit auf. Die Verformung durch die Wärmebehandlung ist sehr gering. Es handelt sich um hochverschleißfeste und mikroverformbare Gesenkstähle, deren Tragfähigkeit nach hochfestem Stahl an zweiter Stelle steht. Es kann in der Massenproduktion von Formen verwendet werden, beispielsweise Stanzformen für Siliziumstahlbleche. Bei dieser Art von Stahl kommt es jedoch zu einer Karbidinhomogenität, die zur Karbidseigerung und zum Zusammenbruch oder Bruch der Schneidkante neigt. Wiederholtes Stauchen (axiales Stauchen und radiales Stauchen) muss durchgeführt werden, um die Heterogenität der Karbide zu verringern und die Betriebsleistung zu verbessern.

4. Hochfester Stahl

Die gängigen Formen sind W18Cr4V (Code 8-4-1) und W6Mo5 Cr4V2 (Code 6-5-4-2, amerikanische Marke M2) mit geringerem Wolframgehalt sowie 6W6Mo5 Cr4V (Code 6W6 oder kohlenstoffarmes M2) für Kohlenstoff Reduktions- und Vanadium-Reduktions-Schnellarbeitsstahl, der zur Verbesserung der Zähigkeit entwickelt wurde. Schnellarbeitsstahl hat die höchste Härte, Verschleißfestigkeit und Druckfestigkeit im Gesenkstahl und weist eine hohe Tragfähigkeit auf. Aber seine Zähigkeit ist gering und es kann während der Arbeit brechen oder brechen, und der Preis ist höher. Auch Schnellarbeitsstahl muss geschmiedet werden, um seine Karbidverteilung zu verbessern. Es wird empfohlen, Abschrecken bei niedriger Temperatur und schnelles Abschrecken bei Erwärmung anzuwenden, um die Zähigkeit zu verbessern.

5. Hartmetalle und stahlgebundene Hartmetalle

Die Härte und Verschleißfestigkeit von Hartmetall ist höher als bei jeder anderen Art von Gesenkstahl, seine Biegefestigkeit und Zähigkeit sind jedoch schlecht. Die als Matrizen verwendeten Hartmetalle sind Wolfram und Kobalt, die eine geringe Schlagfestigkeit und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen. Es können Hartmetalle mit niedrigem Kobaltgehalt ausgewählt werden. Für Matrizen mit hoher Schlagfestigkeit kann Hartmetall mit hohem Kobaltgehalt ausgewählt werden. Wenn die Werkstückcharge groß ist, kann die Härte und Verschleißfestigkeit von Hartmetall oder stahlgebundenem Hartmetall mit höherer Härte und Verschleißfestigkeit berücksichtigt werden. Das als Matrizenmaterial verwendete Hartmetall ist Wolframkobalt. Mit steigendem Kobaltgehalt nehmen die Zähigkeit und Biegefestigkeit zu, während die Härte abnimmt. YG10X mit niedrigem Kobaltgehalt kann für die Matrize mit geringer Schlagkraft ausgewählt werden, YG15 oder YG20 mit hohem Kobaltgehalt können für die Matrize mit mittlerer oder großer Schlagkraft ausgewählt werden. Der Nachteil von Hartmetall ist die geringe Zähigkeit und die schwierige Verarbeitung.

Als Arbeitsteil der Matrize kann sie als Mosaikstruktur ausgebildet sein. Die Eigenschaften von stahlgebundenem Hartmetall liegen zwischen denen von Hartmetall und Schnellarbeitsstahl. Es kann bearbeitet und wärmebehandelt werden. Nach dem Abschrecken und Anlassen kann die Härte von stahlgebundenem Hartmetall 68–73 HRC erreichen. Damit lassen sich komplexe und langlebige Matrizen herstellen. Zu den als Schneidwerkzeuge verwendeten stahlgebundenen Hartmetallen gehören DT, GT35, TLMW50, GW50 usw.

Stahlgebundenes Hartmetall wird durch Pulvermetallurgie mit Eisenpulver als Bindemittel und Titankarbid oder Wolframkarbid als Hartphase durch Zugabe einer kleinen Menge Legierungselementpulver (wie Chrom, Molybdän, Wolfram, Vanadium usw.) gesintert. Die Matrix des stahlgebundenen Hartmetalls ist Stahl, der die Nachteile der geringen Zähigkeit und der schwierigen Verarbeitung von Hartmetall überwindet. Es kann geschnitten, geschweißt, geschmiedet und wärmebehandelt werden. Stahlgebundene Hartmetalle enthalten eine große Anzahl an Karbiden. Obwohl ihre Härte und Verschleißfestigkeit geringer sind als die von Hartmetallen, sind sie dennoch höher als die anderer Stähle.

Auswahl des Materials für die Stanzform

Bei der Auswahl des Schneidwerkzeugmaterials sollte die Serienfertigung des Werkstücks berücksichtigt werden. Wenn die Charge nicht groß ist, ist es nicht erforderlich, das Material für die Stanzform mit hoher Lebensdauer zu wählen. Auch das Material des gestanzten Werkstücks sollte berücksichtigt werden, und auch die geeigneten Matrizenmaterialien sind für verschiedene Materialien unterschiedlich. Bei Schneidwerkzeugen ist die Verschleißfestigkeit ein wichtiger Faktor für die Lebensdauer der Schneidwerkzeuge. Die Verschleißfestigkeit von Stahl hängt vom Zustand harter Partikel wie Karbiden und der Härte der Matrix ab. Je höher die Härte beider,

Je mehr Karbide, desto besser die Verschleißfestigkeit. Die Verschleißfestigkeit von gewöhnlichem Stanzwerkzeugstahl ist Kohlenstoff-Werkzeugstahl – legierter Werkzeugstahl – Matrixstahl – Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt und hohem Chromgehalt – Schnellarbeitsstahl – stahlgebundenes Hartmetall – Hartmetall.

Darüber hinaus muss auch der Einfluss der Dicke, Form, Größe und Genauigkeit des Werkstücks auf die Auswahl der Matrizenmaterialien berücksichtigt werden.