W matrycach tłoczących stosuje się różne materiały metaliczne i niemetalowe, w tym głównie stal węglową, stal stopową, żeliwo, staliwo, węglik spiekany, stopy o niskiej-temperaturze topnienia-, stopy na bazie cynku-, brąz aluminiowy, żywice syntetyczne, kauczuk poliuretanowy, tworzywa sztuczne i laminowana sklejka brzozowa. Materiały stosowane do produkcji matryc wymagają dużej twardości, dużej wytrzymałości, dużej odporności na zużycie, odpowiedniej ciągliwości, wysokiej hartowności oraz minimalnych lub żadnych odkształceń podczas obróbki cieplnej, a także odporności na pękanie podczas hartowania. Przyjrzyjmy się najpierw rodzajom materiałów stosowanych w matrycach do tłoczenia. Materiały stosowane do produkcji matryc obejmują między innymi stal, węglik spiekany, węglik spiekany-spojony stalą, stopy na bazie cynku-, stopy o niskiej-temperaturze topnienia-, brąz aluminiowy i materiały polimerowe. Obecnie głównym materiałem stosowanym w produkcji matryc do tłoczenia jest stal. Powszechnie stosowane materiały na części robocze matryc obejmują: stal narzędziową, nisko-stopową stal narzędziową, wysoko-wysokowęglową-chromową lub średnio{16}}chromową stal narzędziową, średnio-stal stopową-węglową, stal szybkotnącą, stal bazową i węglik spiekany, węglik spiekany wiązany-ze stalą itp.
Wymagania eksploatacyjne materiałów na formy różnią się w zależności od warunków pracy. Powszechnie stosowane materiały obejmują matryce do tłoczenia na zimno i wykrojniki, które są używane głównie do tłoczenia i formowania różnych blach. Ich krawędzie tnące podczas pracy narażone są na intensywne tarcie i uderzenia. Powinny charakteryzować się wysoką odpornością na zużycie, udarnością i odpornością na pękanie zmęczeniowe. Przykłady obejmują Cr12MoV, Cr12, SKD11, T10A, W18Cr4V i 6-5-4-2. Matryce do wytłaczania służą głównie do formowania odkształcalnego. Podczas pracy stempel wywiera ogromny nacisk, natomiast matryca ogromne napięcie. Ze względu na intensywny przepływ metalu we wnęce, powierzchnie robocze stempla i matrycy podlegają silnemu tarciu, co powoduje wzrost temperatury powierzchni matrycy o 200-300 stopni. Powinny posiadać wysoką odporność na odkształcenia, odporność na zużycie i pękanie, a także wysoką stabilność odpuszczania. Matryce ciągarskie typu H13, 3Cr2W8V, 40Cr, 38CrMoAl i 5CrNiMo stosowane są głównie do głębokiego tłoczenia blach o pewnym stopniu plastyczności. Naprężenia robocze nie są duże, ale wejście do matrycy podlega intensywnemu tarciu. Wysoka twardość i odporność na zużycie, przy niskiej chropowatości powierzchni. Matryce do gięcia Cr12MoV, Cr12, D2, 6-5-4-2 i PeCu stosowane są głównie do gięcia i formowania materiałów metalowych o określonej plastyczności. Obciążenie matrycy nie jest bardzo duże, ale występuje pewne tarcie. Wysoka odporność na zużycie i odporność na pękanie. Cr12MoV, D2, T10A i S45Ca to węglowe stale narzędziowe. T8A i T10A to powszechnie stosowane węglowe stale narzędziowe na matryce. Ich zaletami są dobra obrabialność i niska cena. Mają jednak słabą hartowność i twardość czerwoną, duże odkształcenia po obróbce cieplnej i małą nośność-. B. Niskostopowa stal narzędziowa. Niskostopowa stal narzędziowa-jest oparta na węglowej stali narzędziowej z dodatkiem odpowiednich pierwiastków stopowych. W porównaniu ze stalą narzędziową węglową zmniejsza odkształcenia hartownicze i skłonność do pękania, poprawia hartowność i ma lepszą odporność na zużycie. Ekspert ds. form WeChat: mujudaren Stale nisko-stopowe stosowane do produkcji form obejmują CrWMn, 9Mn2V, 7CrSiMnMoV (kod CH-1) i 6CrNiSiMnMoV (kod GD). C. Stale narzędziowe o wysokiej zawartości-węglowej-chromowej: powszechnie stosowane stale narzędziowe o wysokiej zawartości-węglowej-chromowej obejmują Cr12, Cr12MoV i Cr12Mo1V1 (kod D2). Mają dobrą hartowność, hartowność i odporność na zużycie oraz wykazują bardzo małe odkształcenia po obróbce cieplnej. Są to stale formowe o wysokiej-zużyciu-o niskim{91}}odkształceniu, których nośność ustępuje jedynie{104}}stalom szybkotnącym. Jednakże charakteryzują się one silną segregacją węglików, wymagającą wielokrotnego spęczania i ciągnienia (spęczanie osiowe, ciągnienie promieniowe) kucia w celu zmniejszenia niejednorodności węglika i poprawy wydajności. D. Stale narzędziowe o wysokiej{105}}średniej zawartości węgla-stosowane w formach obejmują Cr4W2MoV, Cr6WV i Cr5MoV. Mają one niższą zawartość chromu, mniej węglików eutektycznych, bardziej równomierny rozkład węglików, mniejsze odkształcenia po obróbce cieplnej oraz dobrą hartowność i stabilność wymiarową. Ich wydajność jest lepsza w porównaniu ze stalami wysokowęglowymi-o wysokiej zawartości chromu, które charakteryzują się stosunkowo silną segregacją węglików. mi. Stale szybkotnące mają najwyższą twardość, odporność na zużycie i wytrzymałość na ściskanie spośród stali formierskich,-co skutkuje dużą nośnością. Powszechnie stosowane stale na formy obejmują W18Cr4V (kod 8-4-1) i W6Mo5Cr4V2 (kod 6-5-4-2, oznaczenie w USA M2), które mają niższą zawartość wolframu. Stosowana jest również niskowęglowa, niskowęglowa stal szybkotnąca 6W6Mo5Cr4V (kod 6W6 lub niskowęglowa M2), opracowana w celu poprawy wytrzymałości. Stale szybkotnące również wymagają przekuwania, aby poprawić rozkład węglików. F. Stale bazowe wytwarza się poprzez dodanie niewielkich ilości innych pierwiastków do podstawowego składu stali szybkotnącej i odpowiednie zwiększenie lub zmniejszenie zawartości węgla w celu poprawy właściwości stali. Stale te nazywane są łącznie stalami bazowymi. Mają one nie tylko właściwości stali szybkotnącej, wykazującą pewną odporność na zużycie i twardość, ale także mają doskonałą wytrzymałość zmęczeniową i udarność, co czyni je stalami matrycowymi o wysokiej wytrzymałości i wysokiej wytrzymałości do pracy na zimno, a jednocześnie przy niższych kosztach materiałów. Powszechnie stosowane stale podstawowe na matryce obejmują 6Cr4W3Mo2VNb (kod 65Nb), 7Cr7Mo2V2Si (kod LD) i 5Cr4Mo3SiMnVAL (kod 012AL) itp.
G. Węglik spiekany i węglik spiekany-spawany stalą. Węglik spiekany ma wyższą twardość i odporność na zużycie niż jakikolwiek inny rodzaj stali matrycowej, ale gorszą wytrzymałość na zginanie i udarność. Węglik spiekany używany do matryc jest na bazie wolframu-kobaltu. W przypadku matryc o niskiej udarności i wysokich wymaganiach dotyczących odporności na zużycie można wybrać węglik spiekany o niższej zawartości kobaltu. Do matryc o wysokiej udarności można wybrać węglik spiekany o wyższej zawartości kobaltu.
Węglik spiekany{0}}spawany stalą wytwarza się przez dodanie niewielkiej ilości proszku pierwiastków stopowych (takich jak chrom, molibden, wolfram, wanad itp.) do proszku żelaza jako spoiwa, z węglikiem tytanu lub węglika wolframu jako fazą twardą, i spiekanie go metodami metalurgii proszków. Osnową-węglika spiekanego związanego stalą jest stal, która przezwycięża wady węglika spiekanego, takie jak słaba ciągliwość i trudna obróbka. Można go ciąć, spawać, kuć i-poddawać obróbce cieplnej. Węglik spiekany-spawany stalą zawiera dużą ilość węglików; chociaż jego twardość i odporność na zużycie są niższe niż węglika spiekanego, nadal są wyższe niż w przypadku innych gatunków stali. Po hartowaniu i odpuszczaniu twardość może osiągnąć 68-73 HRC.
H. Materiały stosowane w matrycach do tłoczenia nowych materiałów należą do stali matrycowej do pracy na zimno, która jest najczęściej stosowaną, najbardziej różnorodną i najczęściej stosowaną stalą matrycową. Głównymi wymaganiami eksploatacyjnymi są wytrzymałość, wytrzymałość i odporność na zużycie. Obecnie trend rozwojowy stali matrycowej do pracy na zimno opiera się na wydajności-stali wysokostopowej D2 (odpowiednik Cr12MoV w moim kraju) i dzieli się na dwie główne gałęzie: jedna polega na zmniejszeniu zawartości węgla i pierwiastków stopowych, poprawie równomierności rozkładu węglików w stali i znacznej poprawie wytrzymałości matrycy. Przykłady obejmują 8CrMo2V2Si z Vanadium Alloy Steel Company ze Stanów Zjednoczonych i DC53 (Cr8Mo2SiV) z Daido Steel z Japonii. Innym rodzajem jest szybkotnąca-stal proszkowa, opracowana głównie w celu poprawy odporności na zużycie i dostosowania do-szybkiej, zautomatyzowanej i masowej produkcji. Przykłady obejmują 320CrVMo13 z Niemiec.
Racjonalny dobór materiałów na formy i wdrożenie odpowiednich procesów obróbki cieplnej ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia trwałości formy. W przypadku form o różnych zastosowaniach przed dokonaniem odpowiedniego wyboru gatunków stali i procesów obróbki cieplnej należy kompleksowo rozważyć takie czynniki, jak warunki pracy, warunki naprężeń, właściwości przetwarzanych materiałów, wielkość produkcji i produktywność, ze szczególnym naciskiem na wyżej wymienione wymagania eksploatacyjne.
1. Wielkość produkcji: gdy wielkość produkcji części tłoczonych jest duża, materiałami na części robocze formy, stempla i matrycy powinna być wysokiej-stal na formy o dobrej odporności na zużycie. Należy również odpowiednio ulepszyć materiały na inne części konstrukcyjne procesu i pomocnicze części konstrukcyjne formy. Gdy wielkość produkcji jest niewielka, należy odpowiednio złagodzić wymagania dotyczące właściwości materiału, aby obniżyć koszty.. 2. Wydajność tłoczonego materiału i warunki użytkowania części matrycy: Gdy tłoczony materiał jest twardy lub ma dużą odporność na odkształcenia, stempel i matryca powinny być wykonane z materiałów o dobrej odporności na zużycie i dużej wytrzymałości. Do głębokiego tłoczenia stali nierdzewnej można stosować matryce z brązu aluminiowego, ponieważ mają one dobre-właściwości antyadhezyjne. Kolumny prowadzące i tuleje wymagają odporności na zużycie i dobrej wytrzymałości, dlatego często stosuje się stal niskowęglową-z nawęglaniem powierzchniowym i hartowaniem. Na przykład główną wadą węglowej stali narzędziowej jest jej słaba hartowność; gdy wymiary przekroju poprzecznego części matrycy są duże, twardość środkowa pozostaje niska po hartowaniu. Jednakże podczas pracy na prasach o dużej częstotliwości skoków zaletą jest dobra odporność na uderzenia. W przypadku płyt stałych i płyt zdzierających wymagana jest nie tylko wystarczająca wytrzymałość, ale także minimalne odkształcenie podczas pracy. (Ekspert ds. matryc WeChat: mujudaren) Dodatkowo w celu poprawy wydajności części matryc można zastosować obróbkę na zimno, obróbkę głęboko kriogeniczną, obróbkę próżniową i metody wzmacniania powierzchni. W przypadku matryc do wytłaczania na zimno o złych warunkach pracy stempli i matryc należy wybrać stal matrycową o dobrych kompleksowych właściwościach mechanicznych, takich jak wystarczająca twardość, wytrzymałość, udarność i odporność na zużycie, a także powinna mieć pewien stopień twardości czerwonej i wytrzymałości na zmęczenie cieplne.
