Exploration des types de matériaux pour les matrices d'emboutissage

En fonction de la composition chimique, des performances du processus, de la capacité de charge et des caractéristiques du matériau, les matériaux utilisés pour les matrices de poinçonnage peuvent être divisés en quatre catégories principales.

I. Acier à outils au carbone

La teneur en carbone de l'acier à outils au carbone est de 0,65% à 1,35% (fraction de masse). L'acier à outils au carbone est le type d'acier de base largement utilisé dans les aciers pour travail à froid. Il présente une bonne usinabilité, un faible coût, un approvisionnement abondant et est facile à obtenir.

Ses inconvénients sont une faible trempabilité, une déformation de trempe importante et une mauvaise résistance à l'usure. Il convient donc à la fabrication de poinçons et de matrices pour les pièces de poinçonnage en métaux non ferreux et de poinçons et de matrices pour les pièces de poinçonnage en tôle d'acier mince à charge légère de taille moyenne et petite, d'une épaisseur de matériau t≤1mm.

Les qualités courantes comprennent l'acier à outils au carbone de haute qualité T7, T8, TI0, TII, T12, T13, et l'acier à outils au carbone de haute qualité avancé T7A, T8A, TI0A, T11A, T12A, T13A, etc.

II. Acier à outils allié

L'acier à outils allié contenant une certaine quantité d'éléments d'alliage différents est un matériau courant pour les matrices de poinçonnage. Les principales caractéristiques de l'acier à outils allié sont une bonne usinabilité, une forte résistance à l'usure et une faible déformation due au traitement thermique.

L'acier à outils allié à haute teneur en carbone et en chrome, représenté par Cr12, est le matériau typique de ce type d'acier à outils allié pour poinçons.

En outre, il existe 11 grades, dont Cr12MoV, Cr6WV, Cr4W2MoV, Cr2Mn2SiWMoV, Cr12Mo1V1, Cr5Mo1V, 9Mn2V, CrWMn, 9CrWMn, 6Cr4W3Mo2VNb, 7CrSiMnMoV.

III. Acier à outils à haute vitesse

La teneur en carbone de l'acier à outils rapide est de 0,70% à 1,65% (fraction de masse), et la teneur en éléments d'alliage est de 10% à 20% (fraction de masse).

Par rapport à l'acier à outils allié, il améliore considérablement la dureté, la trempabilité, la résistance à l'usure et la dureté à chaud de l'acier.

Les aciers à outils rapides courants peuvent être divisés en acier à outils rapides de la série au tungstène, acier à outils rapides de la série au molybdène, acier à outils rapides de la série au cobalt, acier à outils rapides de la série à l'aluminium et acier à outils rapides à haute teneur en vanadium, avec jusqu'à quatorze ou quinze qualités.

Seules deux nuances d'acier à outils à haute vitesse sont couramment utilisées dans la fabrication des matrices de poinçonnage : W18Cr4V et W6Mo5Cr4V2. Les aciers à matrice récemment développés comprennent 6Cr4Mo3Ni3WV, 6Cr4W3Mo2VNb (65Nb), etc.

IV. Carbure cémenté et carbure cémenté lié à l'acier

Pour la production en masse de plaques minces pièces d'emboutissage tout au long de l'année ou ceux dont la production annuelle est particulièrement importante, comme par exemple :

• les tôles d'acier au silicium du rotor et du stator des moteurs électriques de petite et moyenne taille ;
• petit transformateur tôles en acier au silicium à noyau de fer en forme de E pour instruments et compteurs ;
• pièces de connexion pour composants électriques ; languettes de soudage standard à usage général, languettes de contact, languettes à ressort pour instruments électriques ;
• balles et douilles standard pour pistolets, carabines, fusils de chasse, etc,

Pour améliorer leur durée de vie, le carbure cémenté et le carbure cémenté lié à l'acier sont souvent utilisés pour fabriquer les principales pièces de travail de la matrice de poinçonnage, telles que le poinçon, la matrice, les matrices mâle et femelle, etc.

Le carbure cémenté est un matériau composite multiphase produit par un procédé de métallurgie des poudres, avec des carbures métalliques réfractaires, principalement du carbure de tungstène, du carbure de titane et du carbure de chrome comme matrice, et du cobalt de la famille du fer comme liant.

Il a fait l'objet de recherches fructueuses en Allemagne en 1923, a été utilisé pour les matrices de poinçonnage vers 1948 et pour les matrices d'extrusion à froid en 1958, et a maintenant été promu et appliqué dans divers domaines industriels.

Les carbures cémentés au tungstène et au cobalt couramment utilisés pour la fabrication de matrices de poinçonnage comprennent les nuances YG6, YG8, YG11, YG15, YG20, YG25, etc.

La dureté atteint 65 à 72 HRC, avec une résistance élevée, une résistance à l'usure, une bonne dureté thermique, mais une fragilité, une ténacité légèrement médiocre, un coût élevé et une difficulté d'usinage.

Le carbure cémenté lié à l'acier est un matériau fabriqué par frittage avec du carbure de titane ou du carbure de tungstène comme phase dure et de l'acier allié comme matrice, qui est un acier à très haute teneur en carbure. Il possède les propriétés d'un acier à outils généralement allié, ainsi que les avantages d'une dureté élevée et d'une bonne résistance à l'usure du carbure cémenté. C'est un très bon matériau pour les matrices de poinçonnage.

Par rapport aux matrices de poinçonnage en acier à outils au carbone, il peut augmenter la durée de vie de la matrice de poinçonnage de plusieurs dizaines de fois, voire d'une centaine de fois. Les qualités courantes de carbure cémenté lié à l'acier utilisées pour la fabrication de poinçons sont GT35, GW50.