Leitfaden für Hartmetall-Matrizen: Typen, Sorten, Design und Anwendungstipps

Wenn Sie Ihren Arbeitstag in der Nähe von Pressen, Kaltstauchern oder Ziehbänken verbringen, wissen Sie bereits, welchen Unterschied eine gute Matrize macht. Eine Wolframcarbid-Matrize kann Hunderttausende Hübe durchlaufen, bevor sie Aufmerksamkeit erfordert. Genau aus diesem Grund verwenden so viele Hersteller mittlerweile Hartmetall für ihre anspruchsvollsten Form- und Schneidvorgänge. Unser Unternehmen produziert seit 1990 Hartmetallteile in Changzhou. In diesem Artikel möchten wir Ihnen mitteilen, was wir darüber gelernt haben, was diese Matrizen sind, wie sie hergestellt werden und wie man ihnen eine möglichst lange Lebensdauer verleiht.

Was ist eine Wolframcarbid-Matrize?

A Wolframcarbid-Matrize ist ein Werkzeug, dessen Arbeitshohlraum oder Schneidkante aus Hartmetall und nicht aus Werkzeugstahl besteht. Das Material ist ein Verbundwerkstoff: Harte Wolframkarbidkörner werden durch ein weicheres metallisches Bindemittel, meist Kobalt, zusammengeklebt. Zur Herstellung wird Pulver gemischt, in eine formnahe Form gepresst und bei etwa 1.400 Grad Celsius gesintert. Anschließend wird der Rohling auf sein Endmaß geschliffen und poliert.

Zwei Eigenschaften machen Hartmetall für Matrizen so attraktiv. Die erste ist die Härte, typischerweise zwischen 1.400 und 1.900 HV, ein Vielfaches der von gehärtetem Werkzeugstahl, was sich in einer hervorragenden Verschleißfestigkeit gegenüber abrasiven Blechen, Drähten und Bändern niederschlägt. Die zweite ist die Druckfestigkeit, die es einem Hohlraum ermöglicht, dem enormen Druck eines Stanz- oder Ziehvorgangs standzuhalten, ohne zusammenzubrechen.

Allerdings ist Hartmetall nicht so zäh wie Stahl. Da seine Zug- und Schlagfestigkeit begrenzt ist, wird ein Matrizeneinsatz fast immer in einem Stahlgehäuse, einem Schrumpfring oder einem Polster montiert, das das Hartmetall unter Druck hält und Stöße absorbiert. Das Verständnis dieser Partnerschaft zwischen dem Hartmetalleinsatz und seinem Stahlgehäuse ist der erste Schritt zu einer langlebigen Matrize.

Wie eine Wolframcarbid-Matrize hergestellt wird

Jeder Würfel beginnt als Pulver. Die Partikelgröße des Wolframcarbids, der Kobaltgehalt und der Press- und Sinterzyklus bestimmen zusammen das endgültige Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit. Die Produktion läuft normalerweise nach folgendem Ablauf ab:

1. Pulverzubereitung. Wolframkarbidpulver wird gemahlen und mit Kobalt und kleinen Mengen Kornwachstumshemmern vermischt und dann zu frei fließenden Körnchen sprühgetrocknet.
2. Drücken. Das Granulat wird in einer Matrize oder einer isostatischen Presse zu einem Grünling verdichtet, der bewusst größer ist als das fertige Bauteil, da es beim Sintern schrumpft.
3. Sintern. Das Teil wird in einem Vakuum- oder Niederdruckofen erhitzt, wo das Kobalt flüssig wird und die Karbidkörner zu einem dichten Körper nahezu ohne Porosität zusammenzieht.
4. Abschluss. Durch Diamantschleifen, Drahterodieren, Läppen und Polieren wird die Kavität auf in Mikrometern gemessene Toleranzen gebracht.
5. Montage. Der Hartmetalleinsatz wird in seinen Stahlring gepresst oder geschrumpft und die fertige Matrize wird auf Konzentrizität, Härte und Oberflächenbeschaffenheit geprüft.

In diesen Phasen ist die Ausrüstung enorm wichtig. Als wir 2009 in Niederdruck-Sinteröfen und TPA-Pressen investierten, lag das genau daran, dass es die Konstanz beim Pressen und Sintern ist, die eine Matrize, die jahrelang ihre Abmessungen behält, von einer Matrize unterscheidet, die nach ein paar Monaten abweicht.

Gängige Arten von Wolframcarbid-Matrizen

Obwohl das Wort „sterben“ in Werkstätten locker verwendet wird, fallen die Produkte selbst in erkennbare Familien. Die folgende Tabelle fasst die häufigsten und die Bedingungen zusammen, unter denen sie überleben müssen.

Stanz- und Stanzarbeiten sind der größte Einzelauftrag in unserem eigenen Auftragsbuch. Ein Hartmetall-Stanzstempel besteht normalerweise aus einem geschliffenen und polierten Einsatz, der in einen gehärteten Stahlring eingepresst ist, wobei die Geometrie so angeordnet ist, dass die Arbeitslast das Hartmetall unter Druck hält.

Hartmetall-Stanzwerkzeug für verschleißfestes Stanzen Diese zum Stanzen und Stanzen konzipierte Matrize aus Wolframkarbid bietet Verschleißfestigkeit, Hochtemperaturleistung und die erforderliche Präzision, um die Genauigkeit der Matrize aufrechtzuerhalten und eine effiziente Produktion zu unterstützen. Produkt anzeigen →

Auswahl der richtigen Hartmetallsorte

Es gibt keine einheitliche Bestnote für jeden Würfel. Bei der Auswahl kommt es auf einige Variablen an, die gegeneinander wirken:

• Kobaltgehalt. Ein geringer Bindemittelgehalt von etwa 6 Prozent sorgt für maximale Härte und Verschleißfestigkeit, was für das Stanzen dünner Bleche in großen Mengen geeignet ist. Ein höherer Anteil von 12 bis 20 Prozent tauscht etwas Härte gegen Zähigkeit und ist die bessere Wahl, wenn die Matrize starken Stößen ausgesetzt ist.
• Körnung. Submikron-Sorten haben eine schärfere Schneide und widerstehen abrasivem Verschleiß, während mittlere und grobe Sorten Stöße besser absorbieren. Feine Körnung ist nicht automatisch besser; Es ist einfach besser auf leichtes, schnelles und sauberes Schneiden abgestimmt.
• Oberflächenzustand. Eine polierte Bohrung reduziert die Reibung beim Ziehen und Extrudieren, während ausgewählte Umformwerkzeuge von Oberflächenbehandlungen profitieren, bei denen Abrieb ein Problem darstellt.
• Arbeitstemperatur. Wenn das Werkstück eher heiß als kalt ist, fügt der Temperaturwechsel der Sortenauswahl eine weitere Dimension hinzu, und die Vorteile von Wolframcarbid-Matrizen bei Heißprägeanwendungen verdienen eine eigene Diskussion.

Eine praktische Regel besteht darin, den niedrigsten Kobaltgehalt und die feinste Korngröße zu wählen, die den Stößen Ihrer Presse noch standhalten. Beide Richtungen mit einem Lieferanten zu testen ist weitaus günstiger, als die Grenze in der Produktion zu entdecken.

Designdetails, die über das Leben entscheiden

Viele vorzeitige Ausfälle, die wir untersuchen sollen, sind überhaupt keine materiellen Probleme; es handelt sich um Design- oder Einrichtungsprobleme. Die folgenden Punkte erklären die meisten davon.

• Freigabe. Bei zu geringem Spiel kommt es zu Absplitterungen an der Schneidkante, bei zu großem Spiel entstehen Grate und Rollkanten. Hartmetall bevorzugt im Allgemeinen etwas mehr Spiel als Stahl.
• Unterstützung. Lassen Sie das Hartmetall niemals ohne Spannung stehen. Schrumpfringe und Stützplatten sollen die Einlage unter Belastung unter Druck setzen.
• Einstiegsgeometrie. Ein kleiner Einlaufradius oder eine kleine Fase führt das Werkstück und verhindert, dass die Kante die volle Belastung auf einmal aufnimmt.
• Ausrichtung. Pressenparallelität, Matrizenführung und Stößelausrichtung wirken sich auf die Matrize genauso aus wie die Matrize auf das Teil.
• Schmierung. Eine ausreichende Schmierung kontrolliert die Reibungswärme und reduziert den Abrieb an der Hartmetalloberfläche.

Wartungspraktiken, die sich auszahlen

Hartmetallmatrizen sind langlebig, aber nicht unzerstörbar, und kleine Gewohnheiten machen einen großen Unterschied in der Lebensdauer eines Werkzeugs.

• Überprüfen Sie die Arbeitskanten in festgelegten Abständen, anstatt darauf zu warten, dass ein Qualitätsproblem auftritt.
• Zeichnen Sie die Anzahl der Hübe und den Verlauf des Nachschleifens auf, damit der Verschleiß vorhergesagt und nicht entdeckt werden kann.
• Entfernen Sie Splitter, Grate und Ablagerungen, bevor sie den Hohlraum oder den Streifen hinterlassen.
• Läppen oder schleifen Sie in kleinen, kontrollierten Schritten nach, da jedes Nachschleifen einen Teil der verfügbaren Kante verbraucht.
• Bewahren Sie Matrizen mit einer leichten Schutzfolie und einem Ring auf, der die Bohrung oder die Schneide schützt.

Eine Matrize, die termingerecht gewartet wird, liefert in der Regel deutlich mehr Hübe pro Einsatz als eine, die erst nach einem Ausfall repariert wird.

Arbeiten Sie mit einem Stanzformenbauer zusammen, der Ihren Prozess versteht

Da wir unser eigenes Hartmetall pressen, sintern und schleifen, können wir die Variablen kontrollieren, die darüber entscheiden, ob eine Matrize auf Ihrer Presse funktioniert. Unsere Produktion ist nach den Managementsystemen ISO 9001 und ISO 14001 organisiert und unsere Präzisionswerkzeuge werden nach international anerkannten Standards für Maßgenauigkeit und Chargenkonsistenz hergestellt.

Diese vertikale Kontrolle ist für Matrizen wichtig, da sich eine kleine Änderung des Bindemittelgehalts oder des Sinterzyklus direkt auf die Lebensdauer der Matrize auswirkt. Über die Formwerkzeuge hinaus produzieren wir auch die Schneidseite des Prozesses, einschließlich Klingen für Besäum-, Scher- und Schneidvorgänge, die aus der gleichen Hartmetalltechnologie hergestellt werden, sodass ein Kunde das Formwerkzeug und das Schneidwerkzeug von einem Partner beziehen kann.

Wolframcarbid-Schneidmesser zum Trimmen und Scheren Dieses Schneidmesser wird mit der gleichen Hartmetalltechnologie wie die Formwerkzeuge des Unternehmens hergestellt und unterstützt Besäum-, Scher- und Schneidvorgänge und trägt gleichzeitig zur Erzielung von Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität bei. Produkt anzeigen →

Wenn Sie sich immer noch entscheiden, welche Produktfamilie zu Ihrem Betrieb passt, bietet Ihnen unser gesamtes Sortiment an Wolframcarbid-Produkten einen schnellen Überblick über alles, was wir herstellen.

Letztendlich ist eine Matrize aus Wolframkarbid eine einfache Idee, die mit großer Präzision umgesetzt wird: ein extrem hartes Material, das unter Druck gesetzt, durch sorgfältiges Design geleitet und mit Disziplin gepflegt wird. Wenn Sie diese vier Dinge richtig machen, wird sich der Würfel im Stillen um ein Vielfaches amortisieren. Wenn Sie eine bestimmte Anwendung besprechen möchten, sei es das Schneiden dünner Bleche, das Ziehen von Draht oder das Formen von Verbindungselementen, tauscht sich unser Team gerne mit den Leuten aus, die die Pressen bedienen.