In Stanzformen werden verschiedene metallische und nichtmetallische Materialien verwendet, darunter vor allem Kohlenstoffstahl, legierter Stahl, Gusseisen, Gussstahl, Hartmetall, Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, Legierungen auf Zinkbasis, Aluminiumbronze, Kunstharze, Polyurethankautschuk, Kunststoffe und laminiertes Birkensperrholz. Materialien, die bei der Herstellung von Formen verwendet werden, erfordern eine hohe Härte, hohe Festigkeit, hohe Verschleißfestigkeit, entsprechende Zähigkeit, hohe Härtbarkeit und minimale oder keine Verformung während der Wärmebehandlung sowie Beständigkeit gegen Rissbildung beim Abschrecken. Lassen Sie uns zunächst die Arten von Materialien verstehen, die in Stanzformen verwendet werden. Zu den Materialien, die bei der Herstellung von Stanzwerkzeugen verwendet werden, gehören unter anderem Stahl, Hartmetall, stahlgebundenes Hartmetall, Legierungen auf Zinkbasis, Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, Aluminiumbronze und Polymermaterialien. Derzeit ist Stahl das Hauptmaterial für die Herstellung von Stanzformen. Zu den häufig verwendeten Materialien für Formarbeitsteile gehören: Kohlenstoff-Werkzeugstahl, niedrig-legierter Werkzeugstahl, hoch-Kohlenstoff, hoch-Chrom oder mittel-Chrom-Werkzeugstahl, mittel-legierter Stahl, Hochgeschwindigkeitsstahl, Basisstahl und Hartmetall, stahl-gebundenes Hartmetall usw.
Die Leistungsanforderungen an Formmaterialien variieren je nach Arbeitsbedingungen. Zu den häufig verwendeten Materialien gehören Kaltprägematrizen und Stanzmatrizen, die hauptsächlich zum Stanzen und Umformen verschiedener Bleche verwendet werden. Ihre Schneidkanten sind im Betrieb starker Reibung und Stößen ausgesetzt. Sie sollten eine hohe Verschleißfestigkeit, Schlagzähigkeit und Ermüdungsbruchfestigkeit aufweisen. Beispiele hierfür sind Cr12MoV, Cr12, SKD11, T10A, W18Cr4V und 6-5-4-2. Extrusionswerkzeuge werden hauptsächlich zur Verformungsumformung eingesetzt. Während des Betriebs steht der Stempel unter enormem Druck, während die Matrize unter enormer Spannung steht. Aufgrund des intensiven Metallflusses im Hohlraum sind die Arbeitsflächen von Stempel und Matrize einer starken Reibung ausgesetzt, wodurch die Oberflächentemperatur der Matrize um 200 {50}}300 Grad ansteigt. Sie sollten eine hohe Verformungsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Bruchfestigkeit sowie eine hohe Anlassstabilität aufweisen. Ziehmatrizen wie H13, 3Cr2W8V, 40Cr, 38CrMoAl und 5CrNiMo werden hauptsächlich zum Tiefziehen von Blechen mit einem gewissen Grad an Plastizität verwendet. Die Arbeitsbelastung ist nicht hoch, aber der Matrizeneingang ist starker Reibung ausgesetzt. Hohe Härte und Verschleißfestigkeit bei geringer Oberflächenrauheit. Cr12MoV-, Cr12-, D2-, 6-5-4{60}}2- und PeCu-Biegematrizen werden hauptsächlich zum Biegen und Formen von Metallmaterialien mit einer bestimmten Plastizität verwendet. Die Belastung der Matrize ist nicht sehr groß, es gibt jedoch eine gewisse Reibung. Hohe Verschleißfestigkeit und Bruchfestigkeit. Cr12MoV, D2, T10A und S45Ca sind Kohlenstoff-Werkzeugstähle. T8A und T10A sind häufig verwendete Kohlenstoff-Werkzeugstähle in Gesenken. Ihre Vorteile sind gute Bearbeitbarkeit und niedriger Preis. Sie weisen jedoch eine schlechte Härtbarkeit und Rothärte, eine große Wärmebehandlungsverformung und eine geringe Tragfähigkeit auf. B. Niedrig-legierter Werkzeugstahl. Niedriglegierter Werkzeugstahl basiert auf Kohlenstoff-Werkzeugstahl mit Zusatz geeigneter Legierungselemente. Im Vergleich zu Kohlenstoff-Werkzeugstahl verringert es die Abschreckverformung und die Rissneigung, verbessert die Härtbarkeit und weist eine bessere Verschleißfestigkeit auf. Formenexperte WeChat: Mujudaren Niedrig-legierte Stähle, die für die Formenherstellung verwendet werden, umfassen CrWMn, 9Mn2V, 7CrSiMnMoV (Code CH-1) und 6CrNiSiMnMoV (Code GD). C. Werkzeugstähle mit hohem-Kohlenstoffgehalt und hohem-Chromgehalt: Zu den häufig verwendeten Werkzeugstählen mit hohem-Kohlenstoffgehalt und hohem-Chromgehalt gehören Cr12, Cr12MoV und Cr12Mo1V1 (Code D2). Sie weisen eine gute Härtbarkeit, Abschreckbarkeit und Verschleißfestigkeit auf und weisen nach der Wärmebehandlung eine sehr geringe Verformung auf. Es handelt sich um Formstähle mit hoher-Verschleißfestigkeit, geringer{91}}Verformung und einer Tragfähigkeit, die nur der von Schnellarbeitsstahl überlegen ist. Sie weisen jedoch eine starke Karbidseigerung auf und erfordern wiederholtes Stauchen und Ziehen (axiales Stauchen, radiales Ziehen), um die Karbidinhomogenität zu reduzieren und die Leistung zu verbessern. D. Zu den Werkzeugstählen mit hohem Kohlenstoffgehalt und mittlerem Chromgehalt, die in Formen verwendet werden, gehören Cr4W2MoV, Cr6WV und Cr5MoV. Diese haben einen geringeren Chromgehalt, weniger eutektische Karbide, eine gleichmäßigere Karbidverteilung, eine geringere Verformung nach der Wärmebehandlung sowie eine gute Härtbarkeit und Dimensionsstabilität. Ihre Leistung ist im Vergleich zu Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt und hohem Chromgehalt, die eine relativ starke Karbidseigerung aufweisen, verbessert. e. Schnellarbeitsstähle besitzen unter den Formstählen die höchste Härte, Verschleißfestigkeit und Druckfestigkeit, was zu einer hohen Tragfähigkeit führt. Zu den häufig verwendeten Formenstählen gehören W18Cr4V (Code 8-4-1) und W6Mo5Cr4V2 (Code 6-5-4-2, US-Bezeichnung M2), die einen geringeren Wolframgehalt haben. Außerdem wird der kohlenstoffarme, vanadiumarme Schnellarbeitsstahl 6W6Mo5Cr4V (Code 6W6 oder kohlenstoffarmer M2) verwendet, der zur Verbesserung der Zähigkeit entwickelt wurde. Auch Schnellarbeitsstähle müssen nachgeschmiedet werden, um ihre Karbidverteilung zu verbessern. F. Basisstähle werden hergestellt, indem der Grundzusammensetzung des Schnellarbeitsstahls kleine Mengen anderer Elemente hinzugefügt und der Kohlenstoffgehalt entsprechend erhöht oder verringert wird, um die Eigenschaften des Stahls zu verbessern. Diese Stähle werden zusammenfassend als Basisstähle bezeichnet. Sie besitzen nicht nur die Eigenschaften von Schnellarbeitsstählen und weisen eine gewisse Verschleißfestigkeit und Härte auf, sondern verfügen auch über eine überlegene Ermüdungsfestigkeit und Zähigkeit, was sie zu hochfesten und hochzähen Kaltarbeitsstählen bei gleichzeitig geringeren Materialkosten macht. Zu den häufig in Formen verwendeten Grundstählen gehören 6Cr4W3Mo2VNb (Code 65Nb), 7Cr7Mo2V2Si (Code LD) und 5Cr4Mo3SiMnVAL (Code 012AL) usw.
G. Hartmetall und stahl-gebundenes Hartmetall. Hartmetall hat eine höhere Härte und Verschleißfestigkeit als jede andere Art von Gesenkstahl, aber eine geringere Biegefestigkeit und Zähigkeit. Das für Matrizen verwendete Hartmetall basiert auf Wolfram-Kobalt. Für Matrizen mit geringer Schlagzähigkeit und hohen Anforderungen an die Verschleißfestigkeit kann Hartmetall mit einem geringeren Kobaltgehalt ausgewählt werden. Für Matrizen mit hoher Schlagfestigkeit kann Hartmetall mit einem höheren Kobaltgehalt gewählt werden.
Stahl-gebundenes Hartmetall wird hergestellt, indem Eisenpulver als Bindemittel eine kleine Menge Legierungselementpulver (wie Chrom, Molybdän, Wolfram, Vanadium usw.) mit Titankarbid oder Wolframkarbid als Hartphase zugesetzt und mit pulvermetallurgischen Methoden gesintert wird. Die Matrix von stahl-gebundenem Hartmetall ist Stahl, wodurch die Nachteile von Hartmetall, wie z. B. schlechte Zähigkeit und schwierige Verarbeitung, überwunden werden. Es kann geschnitten, geschweißt, geschmiedet und wärmebehandelt werden. Stahl-gebundenes Hartmetall enthält eine große Menge an Karbiden; Obwohl seine Härte und Verschleißfestigkeit geringer sind als bei Hartmetall, sind sie immer noch höher als bei anderen Stahlsorten. Nach dem Abschrecken und Anlassen kann die Härte 68–73 HRC erreichen.
H. Die in Stanzwerkzeugen für neue Materialien verwendeten Materialien gehören zum Kaltarbeits-Gesenkstahl, dem am häufigsten verwendeten, vielfältigsten und am häufigsten verwendeten Gesenkstahl. Die wichtigsten Leistungsanforderungen sind Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit. Derzeit basiert der Entwicklungstrend von Kaltarbeitsstahl auf der Leistung von hochlegiertem Stahl D2 (entspricht Cr12MoV in meinem Land) und ist in zwei Hauptzweige unterteilt: Der eine besteht darin, den Kohlenstoffgehalt und den Gehalt an Legierungselementen zu reduzieren, die Gleichmäßigkeit der Karbidverteilung im Stahl zu verbessern und die Zähigkeit der Matrize deutlich zu verbessern. Beispiele hierfür sind 8CrMo2V2Si von Vanadium Alloy Steel Company aus den Vereinigten Staaten und DC53 (Cr8Mo2SiV) von Daido Steel aus Japan. Eine andere Art ist pulverförmiger Schnellarbeitsstahl, der hauptsächlich zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und zur Anpassung an die Hochgeschwindigkeits-, Automatisierungs- und Massenproduktion entwickelt wurde. Beispiele hierfür sind 320CrVMo13 aus Deutschland.
Eine rationelle Auswahl der Formmaterialien und die Umsetzung der richtigen Wärmebehandlungsprozesse sind entscheidend für die Gewährleistung der Lebensdauer der Form. Bei Formen mit unterschiedlichen Anwendungen sollten Faktoren wie Arbeitsbedingungen, Belastungsbedingungen, Eigenschaften der verarbeiteten Materialien, Produktionsvolumen und Produktivität umfassend berücksichtigt werden, wobei der Schwerpunkt auf den oben genannten Leistungsanforderungen liegen sollte, bevor geeignete Auswahlen für Stahlsorten und Wärmebehandlungsverfahren getroffen werden.
1. Produktionsvolumen: Wenn das Produktionsvolumen von Stanzteilen groß ist, sollten die Materialien für die Arbeitsteile der Form, Stempel und Matrize, hochwertiger Formstahl mit guter Verschleißfestigkeit sein. Auch die Materialien für andere Prozessstrukturteile und Hilfsstrukturteile der Form sollten entsprechend verbessert werden. Wenn das Produktionsvolumen klein ist, sollten die Anforderungen an die Materialeigenschaften entsprechend gelockert werden, um die Kosten zu senken.. 2. Leistung des gestanzten Materials und Verwendungsbedingungen der Matrizenteile: Wenn das gestanzte Material hart ist oder einen hohen Verformungswiderstand aufweist, sollten Stempel und Matrize aus Materialien mit guter Verschleißfestigkeit und hoher Festigkeit bestehen. Zum Tiefziehen von Edelstahl können Aluminiumbronze-Matrizen verwendet werden, da diese über gute Antihafteigenschaften verfügen. Führungssäulen und Buchsen erfordern Verschleißfestigkeit und gute Zähigkeit, daher wird häufig kohlenstoffarmer Stahl mit Oberflächenaufkohlung und Abschreckung verwendet. Der Hauptnachteil von Kohlenstoff-Werkzeugstahl ist beispielsweise seine schlechte Härtbarkeit; Wenn die Querschnittsabmessungen der Formteile groß sind, bleibt die Mittenhärte nach dem Abschrecken niedrig. Beim Arbeiten auf Pressen mit hoher Hubzahl ist jedoch die gute Schlagfestigkeit von Vorteil. Bei Festplatten und Abstreifplatten ist nicht nur eine ausreichende Festigkeit erforderlich, sondern auch eine minimale Verformung im Betrieb. (Werkzeugexperte WeChat: mujudaren) Darüber hinaus können Kältebehandlung, Tiefkryogenbehandlung, Vakuumbehandlung und Oberflächenverstärkungsmethoden eingesetzt werden, um die Leistung von Werkzeugteilen zu verbessern. Für Kaltfließpressmatrizen mit schlechten Arbeitsbedingungen für Stempel und Matrizen sollte Matrizenstahl mit guten umfassenden mechanischen Eigenschaften wie ausreichender Härte, Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit ausgewählt werden und außerdem einen bestimmten Grad an Rothärte und thermischer Ermüdungsfestigkeit aufweisen.
