Guida alle matrici in carburo di tungsteno: tipi, qualità, progettazione e suggerimenti per l'applicazione

Se trascorri la tua giornata lavorativa tra presse, testate a freddo o banchi di trafilatura, sai già quale differenza fa una buona fustella. Una matrice in carburo di tungsteno può eseguire centinaia di migliaia di corse prima di richiedere attenzione, motivo per cui così tanti produttori ora scelgono il carburo per le operazioni di formatura e taglio più impegnative. La nostra azienda produce parti in metallo duro a Changzhou dal 1990 e in questo articolo vorremmo condividere ciò che abbiamo imparato su cosa sono questi stampi, come sono realizzati e come ottenerne la massima durata possibile.

Cos'è una matrice in carburo di tungsteno?

A matrice in carburo di tungsteno è un utensile la cui cavità di lavoro o tagliente è realizzata in carburo cementato anziché in acciaio per utensili. Il materiale è un composito: i grani duri di carburo di tungsteno sono cementati insieme da un legante metallico più morbido, solitamente cobalto. Viene prodotto miscelando la polvere, pressandola in una forma vicina alla parte finita e sinterizzandola a circa 1.400 gradi Celsius, dopodiché il pezzo grezzo viene macinato e lucidato fino alle sue dimensioni finali.

Due proprietà rendono il metallo duro così attraente per gli stampi. Il primo è la durezza, generalmente compresa tra 1.400 e 1.900 HV, molte volte superiore a quella dell'acciaio per utensili temprato, che si traduce in un'eccezionale resistenza all'usura contro fogli, fili e nastri abrasivi. Il secondo è la resistenza alla compressione, che consente a una cavità di resistere all'enorme pressione di un'operazione di stampaggio o imbutitura senza collassare.

Il carburo, tuttavia, non è resistente quanto l'acciaio. La sua resistenza alla trazione e agli urti è limitata, quindi un inserto per matrice è quasi sempre montato in un involucro di acciaio, un anello termoretraibile o un supporto che mantiene il carburo in compressione e assorbe gli urti. Comprendere la partnership tra l'inserto in metallo duro e il suo alloggiamento in acciaio è il primo passo verso uno stampo che dura.

Come viene realizzata una matrice in carburo di tungsteno

Ogni dado inizia come polvere. La dimensione delle particelle del carburo di tungsteno, il contenuto di cobalto e il ciclo di pressatura e sinterizzazione determinano insieme l'equilibrio finale tra durezza e tenacità. La produzione normalmente segue una sequenza come questa:

1. Preparazione della polvere. La polvere di carburo di tungsteno viene macinata e miscelata con cobalto e piccole quantità di inibitori della crescita dei grani, quindi essiccata a spruzzo in granuli scorrevoli.
2. Premendo. I granuli vengono compattati in uno stampo o in una pressa isostatica in una parte verde volutamente più grande del componente finito, perché la sinterizzazione lo ritirerà.
3. Sinterizzazione. La parte viene riscaldata in un forno a vuoto o a bassa pressione, dove il cobalto diventa liquido e riunisce i grani di carburo in un corpo denso quasi privo di porosità.
4. Finitura. La molatura del diamante, l'elettroerosione a filo, la lappatura e la lucidatura portano la cavità a tolleranze misurate in micron.
5. Assemblea. L'inserto in metallo duro viene pressato o ristretto nel suo anello di acciaio e la matrice finita viene ispezionata per verificarne la concentricità, la durezza e la finitura superficiale.

L’attrezzatura conta enormemente in queste fasi. Quando nel 2009 abbiamo investito in forni di sinterizzazione a bassa pressione e presse TPA, è stato proprio perché la coerenza nella pressatura e nella sinterizzazione è ciò che distingue uno stampo che mantiene le sue dimensioni per anni da uno che si sposta dopo pochi mesi.

Tipi comuni di matrici in carburo di tungsteno

Sebbene la parola "muore" sia usata in modo approssimativo nei laboratori, i prodotti stessi rientrano in famiglie riconoscibili. La tabella seguente riassume quelli più comuni e le condizioni a cui ciascuno deve sopravvivere.

I lavori di tranciatura e stampaggio rappresentano l'applicazione più importante nel nostro portafoglio ordini. Una matrice per stampaggio in carburo è normalmente costruita come un inserto rettificato e lucidato pressato in un anello di acciaio temprato, con la geometria disposta in modo tale che il carico di lavoro mantenga il carburo in compressione.

Stampo per stampaggio in carburo di tungsteno per tranciatura resistente all'usura Costruita per la tranciatura e lo stampaggio, questa matrice in carburo di tungsteno offre resistenza all'usura, prestazioni alle alte temperature e precisione necessarie per mantenere la precisione della matrice e supportare una produzione efficiente. Visualizza il prodotto →

Scegliere la giusta qualità di metallo duro

Non esiste un unico voto migliore per ogni dado. La selezione si riduce ad alcune variabili che si scontrano tra loro:

• Contenuto di cobalto. Un basso contenuto di legante, pari a circa il 6%, garantisce la massima durezza e resistenza all'usura, ideali per la tranciatura di lamiere sottili in grandi volumi. Un contenuto più elevato, compreso tra il 12 e il 20%, scambia una certa durezza con tenacità ed è la scelta migliore quando lo stampo subisce un impatto pesante.
• Dimensione del grano. Le qualità submicron mantengono un tagliente più affilato e resistono all'usura abrasiva, mentre le qualità medie e grossolane assorbono gli urti con maggiore eleganza. La grana fine non è automaticamente migliore; è semplicemente più adatto ad un taglio leggero, veloce e pulito.
• Condizioni superficiali. Un foro lucidato riduce l'attrito durante la trafilatura e l'estrusione, mentre gli strumenti di formatura selezionati traggono vantaggio dai trattamenti superficiali in cui l'usura rappresenta un problema.
• Temperatura di lavoro. Quando il pezzo è caldo anziché freddo, il ciclo termico aggiunge un’altra dimensione alla selezione della qualità e i vantaggi delle matrici in carburo di tungsteno nelle applicazioni di stampaggio a caldo meritano una discussione a parte.

Una regola pratica è quella di scegliere il contenuto di cobalto più basso e la granulometria più fine che sopravviverà all'impatto della pressa. Testare entrambe le direzioni con un fornitore è molto più economico che scoprire il limite della produzione.

Dettagli di design che decidono la vita

Molti fallimenti prematuri su cui siamo chiamati a indagare non sono affatto problemi materiali; sono problemi di progettazione o di configurazione. I punti seguenti rappresentano la maggior parte di essi.

• Liquidazione. Un gioco troppo piccolo scheggia il tagliente, troppo produce bave e bordi arrotolati. Il carburo generalmente preferisce un gioco leggermente maggiore rispetto all'acciaio.
• Supporto. Non lasciare mai il carburo senza supporto in tensione. Gli anelli di calettamento e le piastre di supporto devono comprimere l'inserto sotto carico.
• Geometria dell'ingresso. Un piccolo raggio di ingresso o smusso guida il pezzo e impedisce al bordo di sostenere tutto il carico in una volta.
• Allineamento. Il parallelismo della pressa, la guida della matrice e l'allineamento del pistone influiscono sulla matrice tanto quanto la matrice influisce sulla parte.
• Lubrificazione. Una lubrificazione adeguata controlla il calore di attrito e riduce l'usura sulla superficie del carburo.

Pratiche di manutenzione che danno i loro frutti

Le matrici in metallo duro sono durevoli, ma non sono indistruttibili e le piccole abitudini fanno una grande differenza nella vita di uno strumento.

• Ispeziona i bordi di lavoro a intervalli fissi invece di aspettare che si manifesti un problema di qualità.
• Registra il conteggio delle corse e la cronologia delle riaffilature in modo che l'usura possa essere prevista anziché scoperta.
• Rimuovere schegge, bave e detriti prima che segnino la cavità o la striscia.
• Rilappa o riaffila in piccoli passaggi controllati, poiché ogni riaffilatura consuma parte del bordo disponibile.
• Conservare le matrici con una leggera pellicola protettiva e un anello che protegga il foro o il tagliente.

Uno stampo sottoposto a manutenzione nei tempi previsti fornisce solitamente molte più corse per inserto rispetto a uno che viene riparato solo dopo un guasto.

Lavorare con un produttore di fustelle che capisce il tuo processo

Poiché pressiamo, sinterizziamo e rettifichiamo il nostro carburo, possiamo controllare le variabili che decidono se uno stampo funziona sulla tua pressa. La nostra produzione è organizzata secondo i sistemi di gestione ISO 9001 e ISO 14001 e i nostri utensili di precisione sono fabbricati secondo standard riconosciuti a livello internazionale per l'accuratezza dimensionale e la coerenza dei lotti.

Questo controllo verticale è importante per gli stampi, perché un piccolo cambiamento nel contenuto del legante o nel ciclo di sinterizzazione si manifesta direttamente nella vita dello stampo. Oltre agli stampi di formatura, produciamo anche la parte tagliente del processo, comprese le lame per operazioni di rifilatura, cesoiatura e taglio realizzate con la stessa tecnologia al carburo, in modo che il cliente possa procurarsi l'utensile di formatura e l'utensile da taglio da un unico partner.

Lama da taglio in carburo di tungsteno per rifilatura e cesoiatura Realizzata con la stessa tecnologia al carburo delle matrici di formatura dell'azienda, questa lama da taglio supporta le operazioni di rifilatura, cesoiatura e taglio contribuendo al contempo a ottenere precisione dimensionale e qualità della superficie. Visualizza il prodotto →

Se stai ancora decidendo quale famiglia di prodotti si adatta alla tua attività, la nostra gamma completa di prodotti in carburo di tungsteno offre una rapida panoramica di tutto ciò che costruiamo.

Alla fine, uno stampo in carburo di tungsteno è un'idea semplice eseguita con grande precisione: un materiale estremamente duro, posto in compressione, guidato da un'attenta progettazione e mantenuto con disciplina. Se fai bene queste quattro cose, il dado si ripagherà tranquillamente molte volte. Se desideri parlare di un'applicazione specifica, che si tratti di tranciatura di lamiere sottili, trafilatura di fili o formatura di elementi di fissaggio, il nostro team è sempre lieto di confrontare le informazioni con le persone che gestiscono le presse.