Vari materiali metallici e non metallici vengono utilizzati negli stampi per stampaggio, tra cui principalmente acciaio al carbonio, acciaio legato, ghisa, acciaio fuso, carburo cementato, leghe a basso-punto di fusione-, leghe a base di zinco-, bronzo all'alluminio, resine sintetiche, gomma poliuretanica, plastica e compensato di betulla laminato. I materiali utilizzati nella produzione di stampi richiedono elevata durezza, elevata robustezza, elevata resistenza all'usura, tenacità adeguata, elevata temprabilità e deformazione minima o nulla durante il trattamento termico, nonché resistenza alle fessurazioni durante la tempra. Comprendiamo innanzitutto i tipi di materiali utilizzati negli stampi per stampaggio. I materiali utilizzati nella produzione di matrici per stampaggio includono acciaio, carburo cementato, carburo cementato-legato con acciaio, leghe a base di zinco-, leghe a basso-punto di fusione-, bronzo all'alluminio e materiali polimerici, tra gli altri. Attualmente, l’acciaio è il materiale principale utilizzato nella produzione di stampi per stampaggio. I materiali comunemente utilizzati per le parti di lavorazione degli stampi includono: acciaio per utensili al carbonio, acciaio per utensili a basso-legato, acciaio per utensili ad alto-carbonio, alto-cromo o medio-cromo, acciaio per utensili a medio-lega di carbonio, acciaio ad alta-radice, acciaio di base e carburo cementato, carburo cementato legato con acciaio-, ecc.
I requisiti prestazionali dei materiali dello stampo variano a seconda delle condizioni di lavoro. I materiali comunemente utilizzati includono stampi per stampaggio a freddo e stampi per tranciatura, che vengono utilizzati principalmente per lo stampaggio e la formatura di varie lamiere. I loro taglienti sono soggetti ad intenso attrito e impatto durante il funzionamento. Dovrebbero possedere un'elevata resistenza all'usura, tenacità agli urti e resistenza alla frattura per fatica. Gli esempi includono Cr12MoV, Cr12, SKD11, T10A, W18Cr4V e 6-5-4-2. Le matrici di estrusione vengono utilizzate principalmente per la formatura per deformazione. Durante il funzionamento, il punzone sopporta un'enorme pressione, mentre la matrice sopporta un'enorme tensione. A causa dell'intenso flusso di metallo nella cavità, le superfici di lavoro del punzone e della matrice sono soggette a un forte attrito, provocando un aumento della temperatura della superficie della matrice di 200-300 gradi. Dovrebbero possedere un'elevata resistenza alla deformazione, all'usura e alla frattura, nonché un'elevata stabilità al rinvenimento. Le matrici per trafilatura, come H13, 3Cr2W8V, 40Cr, 38CrMoAl e 5CrNiMo, vengono utilizzate principalmente per l'imbutitura profonda di lamiere con un certo grado di plasticità. Lo stress di lavoro non è elevato, ma l'ingresso dello stampo è sottoposto ad un intenso attrito. Elevata durezza e resistenza all'usura, con bassa rugosità superficiale. Le matrici di piegatura Cr12MoV, Cr12, D2, 6-5-4-2 e PeCu vengono utilizzate principalmente per piegare e formare materiali metallici con una certa plasticità. Il carico sullo stampo non è molto grande, ma c'è un po' di attrito. Elevata resistenza all'usura e resistenza alla frattura. Cr12MoV, D2, T10A e S45Ca sono acciai per utensili al carbonio. T8A e T10A sono acciai per utensili al carbonio comunemente usati negli stampi. I loro vantaggi sono la buona lavorabilità e il prezzo basso. Tuttavia, hanno scarsa temprabilità e durezza rossa, elevata deformazione dovuta al trattamento termico e bassa capacità di carico. B. Acciaio per utensili a bassa-legatura. L'acciaio per utensili basso-legato è basato su acciaio per utensili al carbonio con l'aggiunta di elementi leganti appropriati. Rispetto all'acciaio per utensili al carbonio, riduce la deformazione da tempra e la tendenza alla fessurazione, migliora la temprabilità e ha una migliore resistenza all'usura. WeChat esperto di stampi: mujudaren Gli acciai bassolegati utilizzati per la produzione di stampi includono CrWMn, 9Mn2V, 7CrSiMnMoV (codice CH-1) e 6CrNiSiMnMoV (codice GD). C. Acciai per utensili ad alto-carbonio-cromo: gli acciai per utensili ad alto-carbonio-alto contenuto di cromo comunemente usati includono Cr12, Cr12MoV e Cr12Mo1V1 (codice D2). Hanno una buona temprabilità, temprabilità e resistenza all'usura e mostrano una deformazione molto piccola dopo il trattamento termico. Sono acciai per stampi ad alta-usura-resistente e a bassa-deformazione, con una capacità di carico-portante seconda solo all'acciaio ad alta-rapidità. Tuttavia, soffrono di una grave segregazione del carburo, che richiede ripetute forgiature di ricalcatura e trafilatura (ricalcatura assiale, trafilatura radiale) per ridurre la disomogeneità del carburo e migliorare le prestazioni. D. Gli acciai per utensili ad alto-carbonio medio-cromo utilizzati negli stampi includono Cr4W2MoV, Cr6WV e Cr5MoV. Questi hanno un contenuto di cromo inferiore, un minor numero di carburi eutettici, una distribuzione più uniforme dei carburi, una minore deformazione dopo il trattamento termico e una buona temprabilità e stabilità dimensionale. Le loro prestazioni sono migliorate rispetto agli acciai ad alto-carbonio-cromo, che hanno una segregazione del carburo relativamente severa. e. Gli acciai ad alta-rapidi possiedono la durezza, la resistenza all'usura e la resistenza alla compressione più elevate tra gli acciai per stampi, con conseguente elevata capacità di carico-portante. Gli acciai per stampi comunemente utilizzati includono W18Cr4V (codice 8-4-1) e W6Mo5Cr4V2 (codice 6-5-4-2, designazione statunitense M2), che ha un contenuto di tungsteno inferiore. Viene utilizzato anche l'acciaio rapido a basso contenuto di carbonio e vanadio 6W6Mo5Cr4V (codice 6W6 o M2 a basso contenuto di carbonio), sviluppato per migliorare la tenacità. Anche gli acciai rapidi richiedono la riforgiatura per migliorare la distribuzione del carburo. F. Gli acciai di base vengono realizzati aggiungendo piccole quantità di altri elementi alla composizione di base dell'acciaio rapido e aumentando o diminuendo opportunamente il contenuto di carbonio per migliorare le proprietà dell'acciaio. Questi acciai sono collettivamente chiamati acciai base. Non solo possiedono le caratteristiche dell'acciaio rapido, esibendo una certa resistenza all'usura e durezza, ma hanno anche resistenza alla fatica e tenacità superiori, che li rendono acciai per stampi per lavorazione a freddo ad alta resistenza e alta tenacità, ma con costi del materiale inferiori. Gli acciai di base comunemente utilizzati negli stampi includono 6Cr4W3Mo2VNb (codice 65Nb), 7Cr7Mo2V2Si (codice LD) e 5Cr4Mo3SiMnVAL (codice 012AL), ecc.
G. Carburo cementato e carburo cementato-legato con acciaio. Il carburo cementato ha una durezza e una resistenza all'usura più elevate rispetto a qualsiasi altro tipo di acciaio per stampi, ma una resistenza alla flessione e una tenacità inferiori. Il carburo cementato utilizzato per gli stampi è a base di tungsteno-cobalto. Per stampi con bassa resistenza agli urti ed elevati requisiti di resistenza all'usura, è possibile selezionare il metallo duro con un contenuto di cobalto inferiore. Per gli stampi con elevata resistenza agli urti è possibile selezionare il metallo duro con un contenuto di cobalto più elevato.
Il carburo cementato legato all'acciaio- viene prodotto aggiungendo una piccola quantità di polvere di elementi leganti (come cromo, molibdeno, tungsteno, vanadio, ecc.) alla polvere di ferro come legante, con carburo di titanio o carburo di tungsteno come fase dura, e sinterizzandolo utilizzando metodi di metallurgia delle polveri. La matrice del carburo cementato legato all'acciaio- è l'acciaio, che supera i difetti del carburo cementato, come la scarsa tenacità e la lavorazione difficile. Può essere tagliato, saldato, forgiato e-trattato termicamente. Il carburo cementato legato all'acciaio- contiene una grande quantità di carburi; sebbene la sua durezza e resistenza all'usura siano inferiori a quelle del carburo cementato, sono comunque superiori a quelle di altri tipi di acciaio. Dopo l'estinzione e il rinvenimento, la durezza può raggiungere 68-73 HRC.
H. I materiali utilizzati negli stampi per stampaggio di nuovi materiali appartengono all'acciaio per stampi per lavorazione a freddo, che è l'acciaio per stampi più utilizzato, più diversificato e più ampiamente applicato. I principali requisiti prestazionali sono robustezza, tenacità e resistenza all'usura. Attualmente, la tendenza di sviluppo dell'acciaio per stampi per lavorazione a freddo si basa sulle prestazioni dell'acciaio alto-legato D2 (equivalente a Cr12MoV nel mio paese) ed è divisa in due rami principali: uno è ridurre il contenuto di carbonio e il contenuto di elementi leganti, migliorare l'uniformità della distribuzione del carburo nell'acciaio e migliorare significativamente la tenacità dello stampo. Gli esempi includono 8CrMo2V2Si della Vanadium Alloy Steel Company degli Stati Uniti e DC53 (Cr8Mo2SiV) della Daido Steel del Giappone. Un altro tipo è l'acciaio rapido in polvere-sviluppato principalmente per migliorare la resistenza all'usura e adattarsi alla produzione ad alta-velocità, automatizzata e di massa. Gli esempi includono 320CrVMo13 dalla Germania.
La selezione razionale dei materiali dello stampo e l'implementazione di corretti processi di trattamento termico sono fondamentali per garantire la durata dello stampo. Per stampi con applicazioni diverse, fattori quali le condizioni di lavoro, le condizioni di stress, le proprietà dei materiali lavorati, il volume di produzione e la produttività dovrebbero essere considerati in modo esaustivo, con enfasi posta sui requisiti prestazionali sopra menzionati, prima di effettuare selezioni appropriate dei tipi di acciaio e dei processi di trattamento termico.
1. Volume di produzione: quando il volume di produzione delle parti stampate è elevato, i materiali per le parti operative dello stampo, il punzone e la matrice, devono essere acciaio per stampi di alta-qualità con buona resistenza all'usura. Anche i materiali per le altre parti strutturali del processo e le parti strutturali ausiliarie dello stampo dovrebbero essere migliorati di conseguenza. Quando il volume di produzione è piccolo, i requisiti relativi alle proprietà del materiale dovrebbero essere opportunamente allentati per ridurre i costi. 2. Prestazioni del materiale stampato e condizioni di utilizzo delle parti dello stampo: quando il materiale da stampare è duro o ha un'elevata resistenza alla deformazione, il punzone e la matrice devono essere realizzati con materiali con buona resistenza all'usura ed elevata robustezza. Per l'acciaio inossidabile per imbutitura profonda, è possibile utilizzare trafile in bronzo all'alluminio perché hanno buone proprietà anti-adesive. I pilastri e le boccole di guida richiedono resistenza all'usura e buona tenacità, pertanto viene spesso utilizzato acciaio a basso-carbonio con cementazione e tempra superficiale. Ad esempio, lo svantaggio principale dell’acciaio per utensili al carbonio è la sua scarsa temprabilità; quando le dimensioni della sezione trasversale-delle parti dello stampo sono grandi, la durezza centrale rimane bassa dopo la tempra. Tuttavia, quando si lavora su presse con un numero di corse elevato, la sua buona resistenza agli urti diventa un vantaggio. Per le piastre fisse e le piastre di estrazione è necessaria non solo una resistenza sufficiente, ma anche una deformazione minima durante il funzionamento. (WeChat esperto di stampi: mujudaren) Inoltre, il trattamento a freddo, il trattamento criogenico profondo, il trattamento sotto vuoto e i metodi di rafforzamento superficiale possono essere utilizzati per migliorare le prestazioni delle parti dello stampo. Per le matrici per estrusione a freddo con condizioni di lavoro sfavorevoli per punzoni e matrici, dovrebbe essere selezionato acciaio per matrici con buone proprietà meccaniche complete come durezza, resistenza, tenacità e resistenza all'usura sufficienti e dovrebbe anche avere un certo grado di durezza rossa e resistenza alla fatica termica.
