Esplorazione dei tipi di materiali per le matrici di stampaggio

In base alla diversa composizione chimica, alle prestazioni di processo, alla capacità di carico e alle caratteristiche del materiale, i materiali utilizzati per gli stampi per punzonatura possono essere suddivisi in quattro categorie principali.

I. Acciaio da utensili al carbonio

Il contenuto di carbonio dell'acciaio per utensili al carbonio va da 0,65% a 1,35% (frazione di massa). L'acciaio al carbonio per utensili è il tipo di acciaio di base ampiamente utilizzato negli acciai per stampi per lavorazioni a freddo. Ha una buona lavorabilità, un basso costo, una fornitura abbondante ed è facile da ottenere.

I suoi svantaggi sono la bassa temprabilità, la grande deformazione da tempra e la scarsa resistenza all'usura, per cui è adatto alla produzione di punzoni e matrici per la punzonatura di parti in metallo non ferroso e di punzoni e matrici per la punzonatura di parti in lamiera d'acciaio sottile di medie e piccole dimensioni a carico leggero con spessore del materiale t≤1mm.

I gradi più comuni includono l'acciaio per utensili al carbonio di alta qualità T7, T8, TI0, TII, T12, T13 e l'acciaio per utensili al carbonio di alta qualità T7A, T8A, TI0A, T11A, T12A, T13A, ecc.

II. Acciaio da utensili legato

L'acciaio legato per utensili, contenente una certa quantità di elementi di lega diversi, è un materiale comune per gli stampi da tranciatura. Le caratteristiche principali dell'acciaio legato per utensili sono la buona lavorabilità, la forte resistenza all'usura e la ridotta deformazione da trattamento termico.

L'acciaio per utensili in lega ad alto tenore di carbonio e alto tenore di cromo, rappresentato da Cr12, è il materiale tipico di questo tipo di acciaio per utensili in lega per punzoni.

Inoltre, esistono 11 gradi, tra cui Cr12MoV, Cr6WV, Cr4W2MoV, Cr2Mn2SiWMoV, Cr12Mo1V1, Cr5Mo1V, 9Mn2V, CrWMn, 9CrWMn, 6Cr4W3Mo2VNb, 7CrSiMnMoV.

III. Acciaio per utensili ad alta velocità

Il contenuto di carbonio dell'acciaio per utensili ad alta velocità va da 0,70% a 1,65% (frazione di massa), mentre il contenuto di elementi di lega va da 10% a 20% (frazione di massa).

Rispetto agli acciai legati per utensili, migliora significativamente la durezza, la temprabilità, la resistenza all'usura e la durezza a caldo dell'acciaio.

I comuni acciai per utensili ad alta velocità possono essere suddivisi in acciai per utensili ad alta velocità della serie al tungsteno, acciai per utensili ad alta velocità della serie al molibdeno, acciai per utensili ad alta velocità della serie al cobalto, acciai per utensili ad alta velocità della serie all'alluminio e acciai per utensili ad alta velocità del vanadio, con ben quattordici o quindici gradi.

Solo due tipi di acciaio per utensili ad alta velocità sono comunemente utilizzati nella produzione di stampi per punzonatura: W18Cr4V e W6Mo5Cr4V2. Gli acciai a matrice di recente sviluppo includono 6Cr4Mo3Ni3WV, 6Cr4W3Mo2VNb (65Nb), ecc.

IV. Carburo cementato e carburo cementato legato all'acciaio

Per la produzione in serie di lastre sottili parti di stampaggio durante tutto l'anno o quelli con una produzione annuale particolarmente elevata, come ad esempio:

• le lamiere di acciaio al silicio del rotore e dello statore dei motori elettrici di piccole e medie dimensioni;
• piccolo trasformatore a forma di E nucleo in ferro lamiere di acciaio al silicio per strumenti e contatori;
• parti di connessione per componenti elettrici; linguette di saldatura standard per uso generale, linguette di contatto, linguette a molla per strumenti elettrici;
• proiettili e bossoli standard per pistole, fucili e fucili da caccia, ecc,

Per migliorarne la durata, il carburo cementato e il carburo cementato legato all'acciaio sono spesso utilizzati per realizzare le principali parti operative dello stampo di punzonatura, come il punzone, la matrice, le matrici maschio e femmina, ecc.

Il carburo cementato è un materiale composito multifase prodotto mediante processo di metallurgia delle polveri, con carburi metallici refrattari, principalmente carburo di tungsteno, carburo di titanio e carburo di cromo come matrice e cobalto della famiglia del ferro come legante.

È stata studiata con successo in Germania nel 1923, utilizzata per le matrici di punzonatura intorno al 1948 e per le matrici di estrusione a freddo nel 1958, ed è stata promossa e applicata in diversi settori industriali.

I carburi cementati di tungsteno e cobalto comunemente utilizzati per la produzione di matrici per punzoni includono i gradi YG6, YG8, YG11, YG15, YG20, YG25, ecc.

La durezza raggiunge i 65-72 HRC, con elevata forza, resistenza all'usura, buona durezza termica, ma fragile, con una tenacità leggermente scarsa, costosa e difficile da lavorare.

Il carburo cementato legato all'acciaio è un materiale prodotto con metodo di sinterizzazione con carburo di titanio o carburo di tungsteno come fase dura e acciaio legato come matrice, che è un acciaio con un contenuto di carburo molto elevato. Ha le proprietà di un acciaio per utensili in lega generale e presenta anche i vantaggi dell'elevata durezza e della buona resistenza all'usura del carburo cementato. È un ottimo materiale per stampi da tranciatura.

Rispetto alle matrici per punzoni in acciaio al carbonio, può aumentare la durata della matrice di diverse decine di volte o addirittura di cento volte. I gradi più comuni di carburo cementato legato all'acciaio utilizzati per la produzione di punzoni sono GT35 e GW50.