Обзор твердосплавных блочных штамповых заготовок
Заготовки для штампов из твердого сплава представляют собой блоки из карбида вольфрама, которые могут быть обработаны по индивидуальному заказу для создания штампов и другой промышленной оснастки. Твердый сплав обладает высокой твердостью, износостойкостью, прочностью на сжатие и химической стабильностью, что делает его идеальным материалом для изготовления штампов, штампов для экструзии, вытяжных штампов и т.д.
Основные сведения о твердосплавных блочных штамповых заготовках:
- Изготовлен из карбида вольфрама с кобальтовой связкой
- Предлагаются различные марки твердого сплава и размеры зерен
- Обладают высокой твердостью (~90 HRA) и стойкостью к абразивному/эрозионному износу
- Выдерживают большие сжимающие напряжения без деформации
- Сохранение прочности и остроты кромок при высоких температурах
- Возможность прецизионной обработки сложных форм штампов и инструментов
- Требуют алмазного шлифования/EDM для придания формы - устойчивы к обычной механической обработке
- Используется для изготовления штампов для обработки металлов давлением, штамповки, волочения проволоки, экструзии и т.д.
- Также используется для изготовления штампов для грануляторов, обрезных штампов, подшипниковых колец и другой оснастки
- Обеспечивает длительные производственные циклы с минимальным износом и обслуживанием штампов
- Более высокая первоначальная стоимость, но более длительный срок службы по сравнению со стальной оснасткой
Виды твердосплавных заготовок для блочных штампов
Существует несколько типов марок твердого сплава и содержания связующего, используемых для изготовления заготовок штампов:
| Степень твердости | Описание |
|---|---|
| Прямая градация | Наиболее распространенная марка общего назначения, кобальтовая связка 8-121ТП3Т |
| Микрозерно | Очень мелкий размер зерна 1-3 мкм, оптимальная твердость |
| Субмикронный | Ультрамелкие субмикронные зерна для более гладкой отделки |
| Крупное зерно | Более крупные зерна с повышенной трещиностойкостью |
| Среднее/мелкое зерно | Сбалансированная зернистость, более дешевый вариант |
| Содержание скоросшивателя | Описание |
|---|---|
| 6% | Минимальное количество связующего, наибольшая твердость, более хрупкий |
| 8-12% | Стандартное содержание связующего, оптимальное сочетание твердости и прочности |
| 15%+ | Высокое содержание связующего для повышения трещиностойкости |
Применение и использование твердосплавных заготовок для штампов
Твердосплавные заготовки для штампов находят широкое применение в различных отраслях промышленности:
| Приложение | Используется |
|---|---|
| Обработка металлов давлением | Вырубные/штамповочные штампы, вытяжные штампы, гибочные штампы |
| Волочение проволоки | Твердосплавные вытяжные штампы с точными размерами отверстий |
| Экструзия | Сложные экструзионные фильеры для металлов и пластмасс |
| Гранулирование | Штампы-грануляторы для изготовления пластиковых и фармацевтических гранул |
| Автомобильная промышленность | Накладные/прокалочные штампы, направляющие для подшипников, нестандартная автомобильная оснастка |
| Электроника | Штампы для обрезки и перфорации свинцовых рамок, обработка полупроводниковых пластин |
| Медицина | Планшетные штампы, хирургические ножи, стоматологические сверла |
| Аэрокосмическая промышленность | Клепальные штампы для авиационной техники, штампы для формования лопаток турбин |
| Военные/оборонные | Штампы для формовки боеприпасов, штампы для изготовления бронепанелей |
Технические характеристики твердосплавных блочных штамповых заготовок
Основные технические характеристики твердосплавных блочных штамповых заготовок:
| Параметр | Подробности |
|---|---|
| Размеры | Толщины от 1/4" до более 6", диаметры до 30"+ |
| Допуски | Нестандартные допуски с точностью до +/- 0,0005" |
| Отделка поверхности | До 4 Ra микродюймов, некоторые до 2 Ra |
| Твердость | До 90+ HRA в зависимости от должности |
| Прочность при поперечном разрыве | 500 000 - 600 000 фунтов на кв. дюйм |
| Плотность | 14,95 г/см2 |
| Теплопроводность | 60 Вт/м-К |
| Максимальная температура эксплуатации | 1000°C / 1800°F |
| Коэффициент теплового расширения | 5,2 x 10-6/K |
| Электрическое сопротивление | 25-50 x 10-6 Ω-см |
Распространены стандартные марки, соответствующие требованиям ISO, и ультратонкие субмикронные карбиды марки М. Также могут быть выполнены нестандартные требования.
Поставщики твердосплавных заготовок для штампов
К числу ведущих поставщиков твердосплавных блочных штамповых заготовок относятся:
| Поставщик | Описание |
|---|---|
| Kennametal | Мировой лидер, марки: KC850, KC925, KC994 |
| Mitsubishi Materials | Высшие классы - AC2000, AC2500, AC3000 |
| Ceratizit | Высокоточные швейцарские твердые сплавы, марки MAXICARB |
| Kyocera SGS | Японская марка, широкий диапазон толщин |
| Твердый сплав Среднего Запада | Широкий выбор штампов и инструментальных заготовок |
| Глобальный вольфрам | Поставщик вольфрама и твердых сплавов, прецизионная обработка |
| Орлиные сплавы | Большой запас бруса и блоков |
| Научные режущие инструменты | Изготовление заготовок на заказ, быстрая доставка |
Цены на твердосплавные блоки зависят от размера, марки и количества заказа. Небольшие заготовки могут стоить $150-$500 за штуку, в то время как крупные блоки размером 30" и более для прогрессивных штампов могут стоить более $5000 за штуку. Высокоточные субмикронные заготовки имеют повышенную цену.
Установка, эксплуатация и техническое обслуживание
- Твердосплавные штампы и оснастка требуют прецизионной обработки на фрезерных станках с ЧПУ с алмазными кругами
- Для предотвращения микротрещин все напряжения при обработке должны быть сведены к минимуму
- Критические размеры должны быть отшлифованы с окончательным допуском
- Для оптимальной работы детали требуют притирки/обработки и подгонки кромок
- Осторожность в обращении обязательна - твердый сплав хрупкий и может расколоться при ударе
- Штампы должны быть закреплены в держателях/приспособлениях с равномерным усилием зажима
- Для восстановления остроты режущих кромок штампы необходимо периодически затачивать
- Не допускается контакт агрессивных химических веществ с деталями из твердого сплава
- Необходимо периодически проверять штампы на предмет износа, трещин и закругления кромок
- Поврежденные детали могут потребовать ремонта или замены при помощи сварки, если повторное использование невозможно
Правильная установка, эксплуатация и техническое обслуживание позволяют максимально увеличить срок службы и производительность твердосплавных штампов. Ключевым моментом является сотрудничество с опытными специалистами по обработке твердых сплавов.
Как выбрать поставщика заготовок для твердосплавных штампов
Ключевые факторы при выборе поставщика твердосплавных блоков:
- Разнообразие марок и вариантов содержания связующего
- Последовательное соблюдение стандартов качества и сертификация по ISO
- Точность размеров и возможности обработки поверхности
- Изготовление на заказ и дополнительные услуги
- Опыт работы с необходимыми приложениями
- Конкурентоспособное и прозрачное ценообразование
- Сроки изготовления и наличие запасов
- Обслуживание клиентов и техническая экспертиза
- Наличие на внутреннем рынке или импорт/логистические услуги
Работайте с торговыми представителями, чтобы понять возможности и получить образцы продукции перед закупкой больших партий. Проверьте рекомендации и чертежи/контроль качества. Выбирайте надежных партнеров, способных осуществлять поставки в течение всего срока действия производственных контрактов.
Преимущества и ограничения твердосплавных блочных штамповых заготовок
Преимущества:
- Исключительная твердость для длительного срока службы штампов
- Устойчивость к истиранию, деформации и термическому воздействию
- Сохранение острых режущих кромок при высоких температурах
- Обеспечивает большие объемы производства при минимальном обслуживании
- Постоянство размеров в течение сотен тысяч циклов
- Качество обработки гладкой поверхности экструдированных/тянутых деталей
- Выдерживает высокие сжимающие нагрузки без деформации
- Химическая инертность защищает от коррозии
- Возможность прецизионной обработки сложных форм
Ограничения:
- Хрупкие, с более низким сопротивлением разрушению, чем у стали
- Сложно поддаются традиционной обработке, требующей алмазного шлифования
- Более высокая первоначальная стоимость по сравнению с изготовленной стальной оснасткой
- Минимальные заказы на производство многих марок
- Низкая доступность в цепях поставок ультратонких зерен высшего качества
- Сроки изготовления могут быть больше, чем у стали, в зависимости от поставщика
- Восстановление/реконструкция поврежденных участков зачастую невозможна
Сравнение марок твердых сплавов
| Класс | Твердость | Сопротивление разрушению | Износостойкость | Стоимость |
|---|---|---|---|---|
| Прямая градация | Средний | Средний | Средний | Низкий |
| Микрозерно | Высокая | Низкий | Высокая | Средний |
| Субмикронный | Очень высокий | Очень низкий | Очень высокий | Высокая |
| Крупное зерно | Средний | Высокая | Средний | Низкий |
- Прямой сорт обеспечивает оптимальное соотношение свойств при минимальной стоимости
- Микрозернистость обеспечивает максимальную стойкость к истиранию при длительной работе инструмента
- Субмикронные лучше всего подходят для очень высокоточных отделочных работ
- Крупное зерно жертвует некоторой износостойкостью ради повышения вязкости
Всегда есть компромиссы - тесно сотрудничайте с поставщиками, чтобы подобрать марку твердого сплава в соответствии с конкретными производственными потребностями. Рекомендуется получать образцы заготовок для испытаний.
Твердый сплав и сталь для заготовок штампов
| Параметр | Твердый сплав | Сталь |
|---|---|---|
| Твердость | До 90+ HRA | Не более 50 HRC |
| Износостойкость | Крайне высокий | Умеренный |
| Жесткость | Хрупкое | Значительно выше |
| Обработка | Очень сложно | Легко поддается механической обработке |
| Типичный срок службы штампа | 100 000+ просмотров | <50 000 просмотров |
| Первоначальная стоимость | Дорогой | Низкая стоимость |
| Время выполнения заказа | Недели | От дня до недели |
| Типовые применения | Высокая производительность, прекрасные характеристики | Короткие пробеги, основные характеристики |
Преимущества твердосплавных заготовок проявляются в условиях крупносерийного производства, когда увеличение срока службы штампа компенсирует более высокую первоначальную стоимость. Твердость позволяет выполнять мелкие тонкие детали и тонкую отделку. Сталь предпочтительнее для коротких серий, когда стоимость и гибкость имеют первостепенное значение.
Часто задаваемые вопросы по заготовкам из твердого сплава
Вопрос: Какая марка твердого сплава наиболее часто используется для изготовления штамповых заготовок?
Ответ: Прямые сплавы с кобальтовой связкой 8-12% обладают наилучшими универсальными свойствами для большинства применений. Популярными являются KC850 и KC925 компании Kennametal.
Вопрос: В каких случаях имеет смысл использовать более дорогие сорта премиум-класса?
О: Микрозернистые и субмикронные марки отлично подходят для высокоточных отделочных работ, таких как волочение проволоки или экструзия пластмасс. Дополнительные затраты окупаются очень долгим сроком службы штампа.
Вопрос: Какой самый сложный класс?
Ответ: Твердый сплав может быть изготовлен с использованием кобальта менее 6% для достижения максимальной твердости более 90 HRA. Однако на этом конце спектра страдают вязкость и обрабатываемость EDM, что затрудняет формообразование сложных штампов. Связка 8-10% обеспечивает идеальный баланс твердости и вязкости.
Вопрос: Можно ли восстановить или реформировать твердый сплав после повреждения?
О: К сожалению, нет - после скола или трещины зона штампа навсегда остается ослабленной. Возможна некоторая сварка или ремонт эпоксидной смолой, но использование высокого давления после этого не рекомендуется. Поврежденные твердосплавные матрицы обычно выбрасываются и заменяются.
Вопрос: Следует ли наносить на твердосплавные штампы поверхностные покрытия типа TiN?
Ответ: Покрытия мало способствуют повышению износостойкости, присущей качественным твердосплавным материалам. Однако они могут обеспечивать смазывание проволоки из цветных металлов и способствовать освобождению от налипших материалов. Необходимо учитывать любое влияние толщины покрытия на допуски.
Заключение
Твердосплавные блочные штамповые заготовки позволяют изготавливать долговечные высокоточные штампы для ответственных видов металлообработки. Их исключительная твердость и износостойкость позволяют производить большие партии деталей, превышающие 100 000 ударов, при минимальном обслуживании по сравнению со стальной оснасткой. Однако из-за высокой стоимости твердосплавные заготовки наиболее выгодны при больших объемах производства, оправдывающих вложенные средства. Понимание свойств различных марок твердого сплава является ключом к выбору оптимальных материалов с учетом требуемых допусков, объемов производства и требований к чистоте обработки деталей. Правильное обращение, обработка, заточка и внедрение опытными операторами позволяют максимально продлить срок службы твердосплавных штампов.
