Sprievodca matricou z karbidu volfrámu: Typy, triedy, dizajn a tipy na aplikáciu

Ak trávite svoj pracovný deň okolo lisov, studených hlavíc alebo kresliace lavice, už viete, aký je rozdiel v dobrej matrici. Zápustka z karbidu volfrámu môže prejsť stovkami tisíc zdvihov, kým si vyžaduje pozornosť, čo je presne dôvod, prečo teraz toľko výrobcov špecifikuje karbid pre svoje najnáročnejšie operácie tvárnenia a rezania. Naša spoločnosť vyrába diely zo slinutého karbidu v Changzhou od roku 1990 a v tomto článku by sme sa chceli podeliť o to, čo sme sa dozvedeli o tom, čo sú tieto matrice, ako sa vyrábajú a ako z nich získať čo najdlhšiu životnosť.

Čo je matrica z karbidu volfrámu?

A matrica z karbidu volfrámu je nástroj, ktorého pracovná dutina alebo rezná hrana je vyrobená zo slinutého karbidu a nie z nástrojovej ocele. Materiál je kompozit: tvrdé zrná karbidu volfrámu sú spojené mäkším kovovým spojivom, zvyčajne kobaltom. Vyrába sa zmiešaním prášku, jeho lisovaním do tvaru blízkeho hotovému dielu a spekaním pri teplote približne 1 400 stupňov Celzia, po čom sa polotovar brúsi a leští na konečné rozmery.

Dve vlastnosti robia karbid tak atraktívnym pre matrice. Prvým je tvrdosť, zvyčajne medzi 1 400 a 1 900 HV, čo je niekoľkonásobok tvrdosti kalenej nástrojovej ocele, čo sa premieta do vynikajúcej odolnosti voči opotrebeniu brúsnym plechom, drôtom a pásom. Druhým je pevnosť v tlaku, ktorá umožňuje dutine odolať obrovskému tlaku pri razení alebo ťahaní bez toho, aby sa zrútila.

Karbid však nie je taký húževnatý ako oceľ. Jeho pevnosť v ťahu a nárazu sú obmedzené, takže vložka matrice je takmer vždy namontovaná v oceľovom plášti, zmršťovacom krúžku alebo kolíske, ktoré udržuje karbid v kompresii a absorbuje nárazy. Pochopenie tohto partnerstva medzi karbidovou vložkou a jej oceľovým puzdrom je prvým krokom smerom k matrici, ktorá vydrží.

Ako sa vyrába matrica z karbidu volfrámu

Každá kocka začína ako prášok. Veľkosť častíc karbidu volfrámu, obsah kobaltu a cyklus lisovania a spekania spolu určujú konečnú rovnováhu medzi tvrdosťou a húževnatosťou. Výroba zvyčajne prebieha takto:

1. Príprava prášku. Prášok karbidu volfrámu sa melie a mieša s kobaltom a malými množstvami inhibítorov rastu zrna, potom sa suší rozprašovaním na voľne tečúce granule.
2. Lisovanie. Granule sa lisujú v matrici alebo izostatickom lise na zelenú časť, ktorá je zámerne väčšia ako hotový komponent, pretože spekaním sa zmršťuje.
3. Spekanie. Diel sa zahrieva vo vákuovej alebo nízkotlakovej peci, kde sa kobalt stáva tekutým a ťahá zrná karbidu k sebe do hustého telesa s takmer žiadnou pórovitosťou.
4. Dokončovanie. Diamantové brúsenie, drôtové EDM, lapovanie a leštenie prinášajú dutinu do tolerancií meraných v mikrónoch.
5. Montáž. Tvrdokovová vložka sa zatlačí alebo zmrští do oceľového krúžku a hotová matrica sa skontroluje na sústrednosť, tvrdosť a povrchovú úpravu.

Na zariadení v týchto fázach nesmierne záleží. Keď sme v roku 2009 investovali do nízkotlakových spekacích pecí a TPA lisov, bolo to práve preto, že dôslednosť lisovania a spekania je to, čo oddeľuje matricu, ktorá si roky drží svoje rozmery, od formy, ktorá sa po niekoľkých mesiacoch posunie.

Bežné typy lisovníc z karbidu volfrámu

Hoci sa slovo „umrieť“ v dielňach používa voľne, samotné výrobky patria do známych rodín. V tabuľke nižšie sú zhrnuté tie najbežnejšie a podmienky, ktoré musí každý z nich prežiť.

Vyrezávanie a pečiatkovanie je najväčšou jednotlivou aplikáciou v našej vlastnej knihe objednávok. Tvrdokovová raznica sa bežne vyrába ako brúsená a leštená vložka zalisovaná do krúžku z tvrdenej ocele, s geometriou usporiadanou tak, aby pracovné zaťaženie udržiavalo karbid v tlaku.

Razidlo z karbidu volfrámu na vysekávanie odolné voči opotrebovaniu Táto matrica z karbidu volfrámu, skonštruovaná na vysekávanie a razenie, ponúka odolnosť proti opotrebeniu, výkon pri vysokých teplotách a presnosť potrebnú na udržanie presnosti matrice a podporu efektívnej výroby. Zobraziť produkt →

Výber správnej triedy karbidu

Pre každú kocku neexistuje jediná najlepšia známka. Výber spočíva v niekoľkých premenných, ktoré sa navzájom ťahajú:

• Obsah kobaltu. Nízky obsah spojiva okolo 6 percent poskytuje maximálnu tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu, čo vyhovuje veľkoobjemovému strihaniu tenkých plechov. Vyšší obsah 12 až 20 percent vymení určitú tvrdosť za húževnatosť a je lepšou voľbou, keď matrica zaznamená silný náraz.
• Veľkosť zrna. Submikrónové triedy držia ostrejšie hrany a odolávajú abrazívnemu opotrebovaniu, zatiaľ čo stredné a hrubé triedy absorbujú nárazy elegantnejšie. Jemné zrno nie je automaticky lepšie; jednoducho sa lepšie hodí na ľahké, rýchle a čisté rezanie.
• Stav povrchu. Leštený otvor znižuje trenie pri ťahaní a vytláčaní, zatiaľ čo vybrané tvárniace nástroje využívajú povrchové úpravy, kde je problémom odieranie.
• Pracovná teplota. Keď je obrobok skôr horúci ako studený, tepelné cyklovanie pridáva ďalší rozmer výberu triedy a výhody lisovníc z karbidu volfrámu v aplikáciách horúceho razenia si zaslúžia vlastnú diskusiu.

Praktickým pravidlom je zvoliť si najnižší obsah kobaltu a čo najjemnejšiu zrnitosť, ktoré ešte prežijú vplyv vášho lisu. Testovanie oboch smerov u dodávateľa je ďaleko lacnejšie ako objavovanie limitu vo výrobe.

Dizajnové detaily, ktoré rozhodujú o živote

Mnoho predčasných zlyhaní, ktoré máme preskúmať, nie sú vôbec materiálnymi problémami; sú to problémy s dizajnom alebo nastavením. Nižšie uvedené body zodpovedajú za väčšinu z nich.

• Odbavenie. Príliš malá vôľa odštiepuje reznú hranu, príliš veľa vytvára otrepy a valcované hrany. Karbid vo všeobecnosti preferuje o niečo väčšiu vôľu ako oceľ.
• Podpora. Nikdy nenechávajte karbid bez podopretia v ťahu. Zmršťovacie krúžky a oporné dosky by mali vložku pri zaťažení stlačiť.
• Vstupná geometria. Malý nábehový polomer alebo skosenie vedie obrobok a bráni tomu, aby hrana naraz prebrala plné zaťaženie.
• Zarovnanie. Rovnobežnosť lisu, vedenie matrice a zarovnanie piesta ovplyvňujú matricu rovnako, ako matrica ovplyvňuje diel.
• Mazanie. Adekvátne mazanie reguluje trecie teplo a znižuje zadieranie na karbidovom povrchu.

Postupy údržby, ktoré sa vyplatia

Tvrdokovové matrice sú odolné, ale nie sú nezničiteľné a malé zvyky robia veľký rozdiel počas životnosti nástroja.

• Kontrolujte pracovné hrany v pevných intervaloch namiesto toho, aby ste čakali, kým sa objaví problém s kvalitou.
• Zaznamenajte počet zdvihov a históriu prebrúsenia, aby bolo možné skôr predvídať, ako objavovať opotrebovanie.
• Odstráňte úlomky, otrepy a nečistoty skôr, ako označia dutinu alebo pás.
• Opakujte alebo prebrúste v malých, kontrolovaných krokoch, pretože každé prebrúsenie spotrebuje časť dostupnej hrany.
• Matrice skladujte s ľahkým ochranným filmom a krúžkom, ktorý chráni otvor alebo reznú hranu.

Matrica, ktorá je udržiavaná podľa plánu, zvyčajne poskytuje oveľa viac úderov na vložku ako matrica, ktorá sa opravuje až po jej poruche.

Práca s výrobcom lisovníc, ktorý rozumie vášmu procesu

Pretože lisujeme, spekáme a brúsime vlastný karbid, môžeme ovládať premenné, ktoré rozhodujú o tom, či matrica funguje na vašom lise. Naša výroba je organizovaná podľa systémov riadenia ISO 9001 a ISO 14001 a naše presné nástroje sú vyrábané podľa medzinárodne uznávaných noriem pre rozmerovú presnosť a konzistentnosť šarží.

Táto vertikálna kontrola je dôležitá pre matrice, pretože malá zmena obsahu spojiva alebo cyklu spekania sa prejaví priamo v životnosti matrice. Okrem tvárniacich nástrojov vyrábame aj reznú časť procesu, vrátane čepelí na orezávanie, strihanie a rezanie, vyrobených rovnakou karbidovou technológiou, takže zákazník môže získať tvárniaci nástroj a rezný nástroj od jedného partnera.

Rezacia čepeľ z karbidu volfrámu na orezávanie a strihanie Táto rezacia čepeľ, vyrobená rovnakou karbidovou technológiou ako formovacie nástroje spoločnosti, podporuje orezávanie, strihanie a rezanie, pričom pomáha dosiahnuť rozmerovú presnosť a kvalitu povrchu. Zobraziť produkt →

Ak sa stále rozhodujete, ktorá skupina produktov je vhodná pre vašu prevádzku, náš kompletný rad produktov z karbidu volfrámu poskytuje rýchly prehľad o všetkom, čo vyrábame.

V konečnom dôsledku je matrica z karbidu volfrámu jednoduchým nápadom vykonaným s veľkou presnosťou: extrémne tvrdý materiál, uložený v kompresii, vedený starostlivým dizajnom a udržiavaný s disciplínou. Urobte správne tieto štyri veci a kocka sa ticho zaplatí mnohonásobne. Ak by ste chceli hovoriť o konkrétnej aplikácii, či už ide o vysekávanie tenkých plechov, ťahanie drôtu alebo tvarovanie spojovacích prvkov, náš tím vždy rád porovná poznámky s ľuďmi, ktorí prevádzkujú lisy.