Exploración de tipos de materiales para matrices de estampación

Según la diferente composición química, el rendimiento del proceso, la capacidad de carga y las características del material, los materiales utilizados para las matrices de punzonado pueden dividirse en cuatro categorías principales.

I. Acero al carbono para herramientas

El contenido de carbono del acero al carbono para herramientas es de 0,65% a 1,35% (fracción de masa). El acero al carbono para herramientas es el tipo de acero básico ampliamente utilizado en los aceros para matrices de trabajo en frío. Tiene buena maquinabilidad, bajo coste, suministro abundante y es fácil de obtener.

Sus desventajas son la baja templabilidad, la gran deformación por temple y la escasa resistencia al desgaste, por lo que es adecuado para la fabricación de punzones y matrices para piezas de punzonado de metales no ferrosos, y punzones y matrices para piezas de punzonado de chapa de acero fina de carga ligera de tamaño medio y pequeño con un espesor de material de t≤1mm.

Las calidades más comunes son el acero al carbono de alta calidad para herramientas T7, T8, TI0, TII, T12, T13, y el acero al carbono de alta calidad para herramientas T7A, T8A, TI0A, T11A, T12A, T13A, etc.

II. Acero aleado para herramientas

El acero aleado para herramientas que contiene una cierta cantidad de diferentes elementos de aleación es un material común para las matrices de punzonado. Las principales características del acero aleado para herramientas son su buena mecanizabilidad, su gran resistencia al desgaste y la escasa deformación por tratamiento térmico.

El acero para herramientas de aleación con alto contenido en carbono y alto contenido en cromo representado por el Cr12 es el material típico para este tipo de acero para herramientas de aleación para matrices de punzonado.

Además, existen 11 calidades: Cr12MoV, Cr6WV, Cr4W2MoV, Cr2Mn2SiWMoV, Cr12Mo1V1, Cr5Mo1V, 9Mn2V, CrWMn, 9CrWMn, 6Cr4W3Mo2VNb, 7CrSiMnMoV.

III. Acero rápido para herramientas

El contenido de carbono del acero rápido para herramientas es de 0,70% a 1,65% (fracción de masa), y el contenido de elementos de aleación es de 10% a 20% (fracción de masa).

En comparación con el acero aleado para herramientas, mejora significativamente la dureza, la templabilidad, la resistencia al desgaste y la dureza en caliente del acero.

Los aceros comunes para herramientas de alta velocidad pueden dividirse en acero para herramientas de alta velocidad de la serie de tungsteno, acero para herramientas de alta velocidad de la serie de molibdeno, acero para herramientas de alta velocidad de la serie de cobalto, acero para herramientas de alta velocidad de la serie de aluminio y acero para herramientas de alta velocidad de vanadio, con hasta catorce o quince grados.

Sólo dos calidades de acero rápido para herramientas se utilizan habitualmente en la fabricación de matrices de punzonado: W18Cr4V y W6Mo5Cr4V2. Entre los aceros de matriz de nuevo desarrollo figuran 6Cr4Mo3Ni3WV, 6Cr4W3Mo2VNb (65Nb), etc.

IV. Carburo cementado y carburo cementado con aglomerante de acero

Para la producción en serie de chapa fina piezas de estampación a lo largo del año o aquellas con una producción anual especialmente elevada, como:

• las chapas de acero al silicio del rotor y el estator de los motores eléctricos pequeños y medianos;
• transformador pequeño núcleo de hierro en forma de E chapas de acero al silicio para instrumentos y contadores;
• piezas de conexión para componentes eléctricos; lengüetas de soldadura estándar de uso general, lengüetas de contacto, lengüetas de resorte para instrumentos eléctricos;
• balas y casquillos estándar para pistolas, rifles y escopetas, etc,

Para mejorar su vida útil, el carburo cementado y el carburo cementado con aglomerante de acero se utilizan a menudo para fabricar las principales piezas de trabajo de la matriz del punzón, como el punzón, la matriz, las matrices macho y hembra, etc.

El carburo cementado es un material compuesto multifásico producido mediante un proceso pulvimetalúrgico, con carburos metálicos refractarios, principalmente carburo de tungsteno, carburo de titanio y carburo de cromo como matriz, y cobalto de la familia del hierro como aglutinante.

Se investigó con éxito en Alemania en 1923, se utilizó para matrices de punzonado hacia 1948 y para matrices de extrusión en frío en 1958, y en la actualidad se ha promovido y aplicado en diversos campos industriales.

Los carburos cementados de wolframio-cobalto utilizados habitualmente para la fabricación de matrices de punzonado incluyen los grados YG6, YG8, YG11, YG15, YG20, YG25, etc.

La dureza alcanza de 65 a 72 HRC, con alta resistencia, resistencia al desgaste, buena dureza térmica, pero quebradizo, tenacidad ligeramente pobre, caro y difícil de mecanizar.

El carburo cementado ligado con acero es un material fabricado por el método de sinterización con carburo de titanio o carburo de tungsteno como fase dura y acero aleado como matriz, que es un acero con un contenido muy alto de carburo. Tiene las propiedades del acero para herramientas de aleación general y también tiene las ventajas de alta dureza y buena resistencia al desgaste del carburo cementado. Es un muy buen material para matrices de punzonado.

En comparación con las matrices de punzonado de acero para herramientas de carbono en general, puede aumentar la vida útil de la matriz de punzonado en varias docenas de veces o incluso cien veces. Los grados comunes de carburo cementado con ligante de acero utilizados para la fabricación de punzones son GT35, GW50.