Progressive Matrize ist der Vertreter der Präzisionsstanzmatrize. Seine Eigenschaften von hoher Geschwindigkeit, hoher Effizienz und hoher Präzision machen es weit verbreitet in der Produktion und Herstellung von mikroelektronischen Präzisionsteilen, und immer mehr mittlere und große Teile werden auch durch Präzisions-Folgeschnitte hergestellt. Diese Anforderungen an Hochgeschwindigkeits-, Hochpräzisions-, Klein- und Massenarbeiten stellen jedoch auch eine Herausforderung für die Festigkeit und Verschleißfestigkeit des Werkzeugs dar. Werkzeugverschleiß verringert die Produktgenauigkeit und die Werkzeuglebensdauer. Stillstand beim Schleifen oder Werkzeugbruch verzögert die Arbeitszeit, verringert die Produktionseffizienz und erhöht die Produktionskosten. Daher bedeutet die Verbesserung der Formfestigkeit und Verschleißfestigkeit eine Reduzierung der Kosten und eine Verbesserung der Produktionseffizienz.

Das Werkzeugmaterial ist der Hauptfaktor, der die Werkzeugfestigkeit und Verschleißfestigkeit bestimmt. Es gibt viele Gründe für das Versagen von Matrizen, einschließlich Matrizenstruktur, Matrizenverarbeitungstechnologie und Matrizenarbeitsbedingungen, aber letztendlich ist der direkte Faktor, der zu Matrizenverschleiß und Bruchversagen führt, die Festigkeit und Zähigkeit des Materials selbst. Hartmetallwerkstoffe werden aufgrund ihrer hohen Festigkeit, hohen Zähigkeit und hohen Verschleißfestigkeit häufig in Präzisions-Folgeschnittwerkzeugen verwendet. Mit der Verbesserung der Stanzgeschwindigkeit, der Stanzgenauigkeit und der Lebensdauer von Präzisions-Folgeschnitten haben die Menschen immer höhere Anforderungen an Hartmetallmaterialien.

Forscher im In- und Ausland untersuchen den Verschleissbruchmechanismus, die Ursachen und die Verschleissschutzmassnahmen von Hartmetall-Folgegesenken aus verschiedenen Blickwinkeln. Die meisten von ihnen untersuchen die Hartmetallsortierung aus der Perspektive externer Makrofaktoren für das Versagen der Matrize.

In diesem Artikel werden die Ursachen des Bruchversagens von wc2co-Hartmetall-Folgegesenken aus mikroskopischer Sicht durch metallografische Tests untersucht und mit den Eigenschaften des Materials selbst kombiniert

Studie über wc2co Hartmetall

Wc2co-Hartmetall ist ein Verbundwerkstoff aus feuerfestem Metallkarbid und gebundenem Metallkobalt, das durch Pulvermetallurgie hergestellt wird. Kobalt gehört zu den Elementen der Eisengruppe. Es ist ein Sintermetall zur Herstellung von Sintercarbid. Aufgrund der guten Schmierfähigkeit und Haftung von CO an Hartphasen-WC und der großen Löslichkeit von Hartphasen-WC in CO hat wc2co-Hartmetall hervorragende Eigenschaften wie hohe Festigkeit, hohe Härte und hohe Verschleißfestigkeit. Die Festigkeit von Hartmetall ist viel höher als die jeder einzelnen Komponente. Viele Gelehrte haben dieses Phänomen sehr gründlich untersucht und einige theoretische Erklärungen vorgelegt, denen wir grundsätzlich zustimmen.

Dawihl und andere Gelehrte in Deutschland haben die Sintercarbid-Skeletttheorie und ihre modifizierte Skeletttheorie vorgeschlagen. Sie glauben, dass während des Sintercarbid-Brikettierungssinterns die Carbidteilchen ein miteinander verbundenes Aggregatskelett bilden und die Lücke des Skeletts mit einer sich gegenseitig durchdringenden Bindungsphase Co gefüllt wird. Die Eigenschaften von Sintercarbid werden durch das Carbidskelett verursacht, das durch die Co-Phase verstärkt wird. Die Skeletttheorie besagt auch, dass bei ausreichender Festigkeit des Karbidskeletts

Je gleichmäßiger die Verteilung der CO-Phase ist, desto höher ist die Bruchfestigkeit der Legierung; Wenn die lokale Co-Phase abfällt, wird das Gerüst der harten Phase leicht beschädigt und die Festigkeit der Legierung verringert. Daher haben der Gehalt und die Verteilung der CO-Phase einen wichtigen Einfluss auf die Eigenschaften von Hartmetall.

Gurlandet al. Stellte die Filmtheorie vor und glaubte, dass die Carbidpartikel von einem kontinuierlichen Co-Film umgeben sind und der Co-Film eine wichtige Rolle bei der Festigkeit von hohen benachbarten Carbidkörnern spielen wird. Die in China vorgeschlagene Partikelverstärkungstheorie besagt, dass die theoretische Festigkeit von Karbid- und Co-Materialien tatsächlich sehr hoch ist. Nur aufgrund einer großen Anzahl von Rissfehlern im Material ist die tatsächliche Festigkeit des Materials weit geringer als die theoretische Festigkeit. Wenn jedoch die Partikelgröße der beiden Materialien bis zu einem gewissen Grad reduziert und gleichmäßig gemischt wird, verdoppelt sich die Wahrscheinlichkeit von Rissdefekten in den beiden Gruppen, und die tatsächliche Festigkeit der beiden Gruppen kann stark verbessert werden. Solange die Verteilung und Partikelgröße von WC-Körnern und Co-Schichten kontrolliert werden, kann daher die theoretische Festigkeit von Komponenten voll zum Tragen gebracht werden. Daher beeinträchtigen Strukturfehler, die nicht dem Verbundkonzept entsprechen, wie grobe Karbidkörner, CO-Ansammlung und lokaler CO-Verlust, die Ausübung der Partikelverstärkung.

Die Festigkeit und andere Eigenschaften von Hartmetall werden reduziert. Aus der obigen theoretischen Forschung ist ersichtlich, dass der Gehalt und die Gleichmäßigkeit der Verteilung von CO-Phasenmaterialien einen wichtigen Einfluss auf die Festigkeit von wc2co-Hartmetallmaterialien haben. Wenn die Co-Phasen-Materialien beschädigt sind oder teilweise fehlen oder teilweise gestapelt sind, wird die Festigkeit von Sintercarbid ebenfalls beschädigt.

metallographische Untersuchung des gebrochenen Stempels

In dieser Studie wird der unter normalem Verschleiß nach dem Hochgeschwindigkeitsstanzen gebrochene Stempel als Probe genommen. Das Muster stammt von einem Hersteller von Präzisionsteilen in Shenzhen, und das Stempelmaterial ist Hartmetall cd750. Bei l EO 1530vp Elektronik

Die Mikrostruktur und Zusammensetzung der Proben wurden mit einem Rastermikroskop und einem inca300-Energiespektrometer beobachtet. Abbildung 1 ist die Morphologie des gebrochenen Stempels. Aus der Figur ist ersichtlich, dass die gebrochene Öffnung der Matrize uneben ist und die Verrundung an der Seite der Matrize angezeigt wird. Der Verschleiß ist sehr ernst.

Was verursacht den Bruch von Hartmetall-Präzisions-Progressivmatrizen? 2

Abb. 1 Bruchmorphologie des Stempels

2 ist das Mikrostrukturdiagramm des zentralen Teils des Bruchs, in dem massive WC-Partikel kompakt und ordentlich mit klaren Kanten und Ecken gestapelt sind; Da das Mittelteil im Betrieb des Werkzeugs nicht von Verschleiß und Schmiermittelkorrosion betroffen ist, geht diese Studie davon aus, dass die Organisationsstruktur und Zusammensetzung des Mittelteils genau die gleiche ist wie die des ursprünglichen Materials.

Was verursacht den Bruch von Hartmetall-Präzisions-Progressivmatrizen? 3

Abb. 2 Mikrostruktur des zentralen Teils der Fraktur

Die meisten Hartmetall-Präzisions-Folgegesenke sind geschliffen. Abbildung 3 zeigt die Arbeitsfläche der Matrize. Verglichen mit dem in Bild 2 gezeigten Grundmaterial sind deutliche Schleifspuren zu erkennen. Die scharfen Kanten und Ecken des WC-Steins sind plan geschliffen und die Oberfläche ist eben.

Was verursacht den Bruch von Hartmetall-Präzisions-Progressivmatrizen? 4

Abbildung 3 Arbeitsfläche der Matrize

Fig. 4 ist die Mikrostruktur der Werkzeugarbeitsfläche am Werkzeugbruch. In der Figur sind die Spuren des Schleifens des WC-Steins stark reduziert, während die Spuren des Herunterfallens des WC-Steins (in elliptischem Rahmen gezeigter Teil) sehr offensichtlich sind, was dazu führt, dass der WC-Stein ohne Schleifen im Inneren und die Arbeitsfläche freigelegt sind des Würfels ist uneben und die Grenze ist unscharf.

Was verursacht den Bruch von Hartmetall-Präzisions-Progressivmatrizen? 5

Abb. 4 Mikrostruktur der Stempeloberfläche beim Bruch

Fig. 5 ist das Ergebnis der Energiespektrumanalyse des zentralen Teils des in Fig. 2 gezeigten Bruchs, und Fig. 6 ist das Ergebnis der Energiespektrumanalyse der Formarbeitsfläche an dem in Fig. 4 gezeigten Bruch. Aus dem Vergleich von Energiespektrumspitzen, kann festgestellt werden, dass der Spitzenwert der W-Komponente im Arbeitsoberflächenteil der Form signifikant höher ist als der im Mittelteil, während der Spitzenwert der CO-Komponente niedriger ist als der im Mittelteil. Der relative Nachweis der Gehaltswerte der beiden Komponenten ergab auch, dass im mittleren Teil des Bruchs der W-Gehalt 75% und der CO-Gehalt 25% ausmachte; Auf der Arbeitsfläche der Matrize am Bruch beträgt der W-Gehalt 91,931 TP2T, während der CO-Gehalt nur 8,071 TP2T beträgt. Da das Gefüge und die Zusammensetzung des Mittelteils exakt dem Originalmaterial entsprechen, lässt sich erklären, dass der Gehalt an Bindephase CO auf der Wirkfläche des Stumpfes am Bruch gegenüber dem Original deutlich reduziert ist Hartmetallmaterial.Was verursacht den Bruch von Hartmetall-Präzisions-Progressivmatrizen? 6

Abb. 5 Detektion des Spitzenenergiespektrums der Werkzeugarbeitsfläche beim Bruch

Was verursacht den Bruch von Hartmetall-Präzisions-Progressivmatrizen? 7

Abb. 6 Spitzenwert der Energiespektrumdetektion im Bruchzentrum

 Bruchanalyse

Die direkte Ursache für Gesenkbruch ist die unzureichende Festigkeit und Zähigkeit des Materials. Aus der vorherigen Studie über die Eigenschaften von wc2co-Hartmetall ist bekannt, dass die Festigkeit und Zähigkeit von Hartmetall weitgehend vom CO-Gehalt und dem Bindungszustand abhängen.

In den konvexen Bruchmusterteilen verursacht der Oberflächenverschleiß den Verlust des Co-Elements, und der Gehalt der CO-Komponente wird offensichtlich reduziert. Der Verlust von CO zerstört die Kontinuität des WC-Hartphasenskeletts und der Bindungszustand des WC-Blocks ändert sich entsprechend. Wenn der Verlust der CO-Phase um den Oberflächen-WC-Block einen bestimmten Grad erreicht, wird die Bindungs- und Verbundverstärkungswirkung von CO relativ zu WC-Partikeln stark geschwächt oder verschwindet sogar, was dazu führt, dass WC-Partikel von der Materialmatrix abfallen und Vertiefungen bilden die Stempeloberfläche, gleichzeitig wird auch der WC-Block innerhalb des Stempels ohne Schleifen freigelegt, was die ursprüngliche Skelettstruktur der harten Phase zerstört; Der freiliegende WC-Block mit scharfen Kanten und Ecken verringert die Verschleißfestigkeit des Sintercarbids und beschleunigt den Verschleiß des Sintercarbids; Auch dies beschleunigte den Co-Verlust weiter. Der Abfallkreislauf der CO- und WC-Partikel dehnte sich weiter aus, was zu einer Verringerung der Zähigkeit und Festigkeit des Materials an dieser Stelle bis zum Erreichen der Grenze führte, so dass die Matrize dort brach.

Fazit

Die Mikromorphologie der Arbeitsfläche des Stempels an der Bruchmündung wurde beobachtet und mit der ursprünglichen Materialmorphologie und der ursprünglichen Schleifarbeitsfläche des Stempels verglichen; Die Zusammensetzungsunterschiede von CO und W in der Arbeitsfläche der Matrize an der Bruchmündung und dem ursprünglichen Hartmetallmaterial werden durch EDS verglichen, und es werden die folgenden Schlussfolgerungen gezogen:

(1) Der Gehalt und die Gleichmäßigkeit der Verteilung von CO-Phasenelementen haben einen wichtigen Einfluss auf die Eigenschaften von wc2co-Hartmetall. Der Verlust von CO wird direkt zu einer Verschlechterung der Eigenschaften von wc2co-Hartmetall führen.

(2) Beim Hochgeschwindigkeitsstanzen ist nach Abnutzung der Hartmetallmatrize die Matrizenoberfläche uneben und die Skelettstruktur wird durch das Herabfallen von CO- und WC-Partikeln beschädigt.

(3) Unter der Bedingung des Hochgeschwindigkeitsstanzens zeigt der Formverschleiß, dass der Gehalt des Co-Elements signifikant reduziert ist und die Bindungs- und Verbundverstärkungswirkung von CO relativ zur WC-Hartphase geschwächt ist, was die Festigkeit und Zähigkeit von reduziert des Materials, beschleunigt den Materialverschleiß und führt zum Werkzeugbruch. 

31. Mai 2022

Kalıp alanında kullanılmasını tavsiye ettiğiniz karbür nedir. Yoğunluk bakımından GB kaç olmalıdır? Nicht: Pres baskı esnasında şekil verdiği malzeme pirinç'tir. Teşekkürler

31. Mai 2022

Hallo Muhsin,
Vielen Dank für Ihren Kommentar.
Wir empfehlen einen niedrigen Kobaltgehalt von etwa 6-8% für Hartmetall-Ziehwerkzeuge und einen hohen Kobaltgehalt von 15-25% für Hartmetall-Kaltstauchwerkzeuge.
Die Dichte beträgt etwa 13,5-14,5 g/cm^3.
Wenn Sie Fragen haben, können Sie uns gerne unter kontaktieren [email protected]
Mit freundlichen Grüßen,
Tim

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.