Przewodnik po matrycach z węglika wolframu: rodzaje, gatunki, wskazówki dotyczące projektowania i stosowania

Jeśli spędzasz dzień w pracy przy prasach, głowicach tnących lub stołach rysunkowych, wiesz już, jaką różnicę robi dobra matryca. Matryca z węglika wolframu może pracować przez setki tysięcy uderzeń, zanim będzie wymagać uwagi, i właśnie dlatego tak wielu producentów wybiera obecnie węglik do najbardziej wymagających operacji formowania i cięcia. Nasza firma produkuje części z węglika spiekanego w Changzhou od 1990 roku i w tym artykule chcielibyśmy podzielić się tym, czego się dowiedzieliśmy na temat tego, czym są te matryce, jak są wykonane i jak uzyskać z nich najdłuższą możliwą żywotność.

Co to jest matryca z węglika wolframu?

A matryca z węglika wolframu to narzędzie, którego wnęka robocza lub krawędź skrawająca jest wykonana z węglika spiekanego, a nie ze stali narzędziowej. Materiał jest kompozytem: twarde ziarna węglika wolframu są spajane ze sobą za pomocą bardziej miękkiego metalicznego spoiwa, zwykle kobaltu. Jest wytwarzany poprzez zmieszanie proszku, sprasowanie go w kształt zbliżony do gotowej części i spiekanie w temperaturze około 1400 stopni Celsjusza, po czym półfabrykat jest szlifowany i polerowany do ostatecznych wymiarów.

Dwie właściwości sprawiają, że węglik jest tak atrakcyjny w przypadku matryc. Pierwszą z nich jest twardość, zwykle mieszcząca się w przedziale od 1400 do 1900 HV, kilkakrotnie większa od hartowanej stali narzędziowej, co przekłada się na wyjątkową odporność na zużycie arkuszy, drutu i taśm ściernych. Drugą cechą jest wytrzymałość na ściskanie, która pozwala wnęce wytrzymać ogromne ciśnienie operacji tłoczenia lub ciągnienia bez zapadania się.

Węglik nie jest jednak tak wytrzymały jak stal. Jego wytrzymałość na rozciąganie i udarność jest ograniczona, dlatego wkładka matrycowa prawie zawsze jest montowana w stalowej obudowie, pierścieniu skurczowym lub podparciu, który utrzymuje węglik w stanie ściskającym i amortyzuje wstrząsy. Zrozumienie, że współpraca pomiędzy wkładką węglikową i jej stalową obudową jest pierwszym krokiem w kierunku trwałej matrycy.

Jak powstaje matryca z węglika wolframu

Każda kość zaczyna się od proszku. Wielkość cząstek węglika wolframu, zawartość kobaltu oraz cykl prasowania i spiekania razem określają ostateczną równowagę pomiędzy twardością i wytrzymałością. Produkcja zwykle przebiega według następującej sekwencji:

1. Przygotowanie proszku. Proszek węglika wolframu jest mielony i mieszany z kobaltem i niewielkimi ilościami inhibitorów wzrostu ziaren, a następnie suszony rozpyłowo w sypkie granulki.
2. Pilny. Granulki są prasowane w matrycy lub prasie izostatycznej w surową część, która jest celowo większa niż gotowy element, ponieważ spiekanie spowoduje jego skurczenie.
3. Spiekanie. Część jest podgrzewana w piecu próżniowym lub niskociśnieniowym, gdzie kobalt przechodzi w stan ciekły i ściąga ziarna węglika w gęstą masę prawie pozbawioną porowatości.
4. Wykończeniowy. Szlifowanie diamentowe, elektroerozja drutowa, docieranie i polerowanie zapewniają wnęce tolerancje mierzone w mikronach.
5. Montaż. Wkładka węglikowa jest wciskana lub obkurczana w stalowym pierścieniu, a gotowa matryca jest sprawdzana pod kątem koncentryczności, twardości i wykończenia powierzchni.

Na tych etapach sprzęt ma ogromne znaczenie. Kiedy w 2009 roku inwestowaliśmy w niskociśnieniowe piece do spiekania i prasy TPA, właśnie dlatego, że konsekwencja w prasowaniu i spiekaniu odróżnia matrycę, która utrzymuje swoje wymiary przez lata, od tej, która dryfuje po kilku miesiącach.

Typowe typy matryc z węglika wolframu

Choć w warsztatach słowo „die” jest używane luźno, same produkty należą do rozpoznawalnych rodzin. Poniższa tabela podsumowuje najczęstsze z nich i warunki, jakie każdy musi przetrwać.

Wykrawanie i tłoczenie to największe pojedyncze zastosowanie w naszym portfelu zamówień. Tłocznik z węglika jest zwykle zbudowany jako szlifowana i polerowana wkładka wciśnięta w pierścień ze stali hartowanej, z geometrią rozmieszczoną w taki sposób, że obciążenie robocze utrzymuje węglik w stanie ściskania.

Matryca do tłoczenia z węglika wolframu do wygaszania odpornego na zużycie Ta matryca z węglika wolframu, przeznaczona do wykrawania i tłoczenia, zapewnia odporność na zużycie, działanie w wysokich temperaturach i precyzję niezbędną do utrzymania dokładności matrycy i wspierania wydajnej produkcji. Zobacz produkt →

Wybór odpowiedniego gatunku węglika

Nie ma jednej najlepszej oceny dla każdej kości. Wybór sprowadza się do kilku wzajemnie wykluczających się zmiennych:

• Zawartość kobaltu. Niska zawartość spoiwa wynosząca około 6 procent zapewnia maksymalną twardość i odporność na zużycie, co nadaje się do wielkoseryjnego wykrawania cienkich blach. Wyższa zawartość, wynosząca 12 do 20 procent, zamienia pewną twardość na wytrzymałość i jest lepszym wyborem, gdy matryca jest poddawana dużym uderzeniom.
• Wielkość ziarna. Gatunki submikronowe charakteryzują się ostrzejszą krawędzią i są odporne na zużycie ścierne, podczas gdy gatunki średnie i grube lepiej absorbują wstrząsy. Drobne ziarno nie jest automatycznie lepsze; jest po prostu lepiej dostosowany do lekkiego, szybkiego i czystego cięcia.
• Stan powierzchni. Polerowany otwór zmniejsza tarcie podczas ciągnienia i wytłaczania, podczas gdy wybrane narzędzia do formowania korzystają z obróbki powierzchni, gdzie problemem jest zatarcie.
• Temperatura pracy. Kiedy przedmiot obrabiany jest raczej gorący niż zimny, cykle termiczne dodają kolejny wymiar do wyboru gatunku, a zalety matryc z węglika wolframu w zastosowaniach związanych z tłoczeniem na gorąco zasługują na osobną dyskusję.

Praktyczną zasadą jest wybieranie najniższej zawartości kobaltu i najmniejszego rozmiaru ziaren, które przetrwają wpływ prasy. Testowanie obu kierunków z dostawcą jest znacznie tańsze niż odkrywanie limitów w produkcji.

Szczegóły projektu, które decydują o życiu

Wiele przedwczesnych awarii, o zbadanie których jesteśmy proszeni, nie ma wcale charakteru problemów materialnych; są to problemy z projektem lub konfiguracją. Poniższe punkty uwzględniają większość z nich.

• Luz. Zbyt mały luz powoduje odpryski na krawędzi skrawającej, zbyt duży powoduje powstawanie zadziorów i walcowanych krawędzi. Węglik ogólnie preferuje nieco większy luz niż stal.
• Wsparcie. Nigdy nie pozostawiaj węglika bez naprężenia. Pierścienie skurczowe i płytki oporowe powinny powodować ściskanie wkładki pod obciążeniem.
• Geometria wejściowa. Mały promień wejścia lub faza prowadzi przedmiot obrabiany i zapobiega jednoczesnemu przejęciu przez krawędź pełnego obciążenia.
• Wyrównanie. Równoległość prasy, prowadzenie zestawu matryc i wyrównanie tłocznika wpływają na matrycę w takim samym stopniu, jak matryca wpływa na część.
• Smarowanie. Odpowiednie smarowanie kontroluje ciepło tarcia i zmniejsza zacieranie się powierzchni węglika.

Praktyki konserwacyjne, które się opłacają

Matryce węglikowe są trwałe, ale nie są niezniszczalne, a drobne nawyki mają duży wpływ na żywotność narzędzia.

• Sprawdzaj krawędzie robocze w stałych odstępach czasu, zamiast czekać na pojawienie się problemów z jakością.
• Rejestruj liczbę skoków i historię ponownego szlifowania, aby można było przewidzieć zużycie, a nie je wykryć.
• Usuń wióry, zadziory i zanieczyszczenia, zanim zaznaczą wnękę lub pasek.
• Docieraj ponownie lub szlifuj małymi, kontrolowanymi krokami, ponieważ każde przeszlifowanie zużywa część dostępnej krawędzi.
• Przechowuj matryce z lekką folią ochronną i pierścieniem chroniącym otwór lub krawędź tnącą.

Matryca serwisowana zgodnie z harmonogramem zwykle zapewnia znacznie więcej skoków na płytkę niż matryca naprawiana dopiero po awarii.

Praca z producentem matryc, który rozumie Twój proces

Ponieważ tłoczymy, spiekamy i mielimy własny węglik, możemy kontrolować zmienne, które decydują o tym, czy matryca będzie działać na Twojej prasie. Nasza produkcja jest zorganizowana w ramach systemów zarządzania ISO 9001 i ISO 14001, a nasze precyzyjne narzędzia są produkowane zgodnie z międzynarodowymi standardami dotyczącymi dokładności wymiarowej i spójności partii.

Ta pionowa kontrola ma znaczenie w przypadku matryc, ponieważ niewielka zmiana w zawartości spoiwa lub cyklu spiekania wpływa bezpośrednio na żywotność matrycy. Oprócz matryc formujących produkujemy również część skrawającą procesu, w tym ostrza do przycinania, ścinania i cięcia wykonane z tej samej technologii węglika, dzięki czemu klient może zaopatrzyć się w narzędzie formujące i narzędzie tnące od jednego partnera.

Ostrze tnące z węglika wolframu do przycinania i ścinania To ostrze tnące, wykonane przy użyciu tej samej technologii węglika, co matryce formujące firmy, umożliwia przycinanie, ścinanie i cięcie, pomagając jednocześnie osiągnąć dokładność wymiarową i jakość powierzchni. Zobacz produkt →

Jeśli nadal zastanawiasz się, która rodzina produktów będzie pasować do Twojej działalności, nasza pełna gama produktów z węglika wolframu umożliwia szybki przegląd wszystkiego, co budujemy.

Ostatecznie matryca z węglika wolframu to prosty pomysł wykonany z dużą precyzją: niezwykle twardy materiał, poddany kompresji, kierowany starannym projektem i utrzymywany z dyscypliną. Zrób dobrze te cztery rzeczy, a kość po cichu zwróci się wielokrotnie. Jeśli chcesz porozmawiać o konkretnym zastosowaniu, niezależnie od tego, czy jest to wykrawanie cienkich arkuszy, ciągnienie drutu czy formowanie elementów złącznych, nasz zespół zawsze chętnie porówna notatki z osobami obsługującymi prasy.