Материалы для изготовления штампов
В штампах для холодной штамповки (рис. 1, а) лишь формообразующие подробности, т. е. пуансон и матрицу, изготовляют из инструментальной стали; в штампах для тёплой штамповки из инструментальной стали изготовляют либо все подробности (рис. 1, б), либо лишь вставки (рис. 1, в).
В качестве материала для формообразующих подробностей штампов используют инструментальные стали, жёсткие сплавы, пластмассы и другие материалы.
Рис. 1. Виды штампов: а — для холодной штамповки: 1 — нижняя плита, 2 — матрица, 3 — направляющая колонка, 4 пуансон, 5 — верхняя плита, 6 — направляющая втулка; б — две половины цельного штампа для тёплой штамповки: А —- нижняя, Б — верхняя; 1 — протяжной ручей, 2 — чистовой ручей, 3 — черновой ручей, 4 — гибочный ручей, 5 — хвостовая часть, 6 — подъемное отверстие, 7 — клещевина, 8 — контрольная сторона, 9 — шпоночный паз; в — сборный штамп для тёплой штамповки: 1 •— блок с подготовительными ручьями, 2 — вставка чистового ручья, 3 — вставка чернового ручья, 4 — углубления для вставок
Углеродистые инструментальные стали У7, У8, У9 и У10 пониженной прокаливаемости применяют для того чтобы и пуансонов штампов для холодной штамповки, имеющих несложную форму их рабочего контура (в таких штампах нет резких переходов между элементами; отсутствуют узкие прорези, узкие перемычки металла между отверстиями и т. п.). Это связано с тем, что стали пониженной прокаливаемости деформируются при закалке, в следствии чего образуются трещины.
Пуансоны и матрицы штампов для холодной штамповки более сложной формы делают из сталей марок X, 9ХС, ХВГ, ХГС и других повышенной прокаливаемости.
Пуансоны и матрицы штампов для холодной штамповки сверхсложной формы изготовляют из сталей марок Х12Ф, Х12Т, Х12М высокой прокаливаемости. Эти стали, родные по своим особенностям к быстрорежущим сталям, содержат около 1% углерода, 12% хрома и около 1% ванадия (титана либо молибдена), характеризуются большими прочностью, износостойкостью, теплоустойчивостью (около 500°С).
Серьёзным преимуществом сталей высокой прокаливаемости являются малая деформация и, следовательно, сохранение размеров их рабочего контура при закалке. К недочётам относятся склонность к карбидной неоднородности и нехорошая обрабатываемость резанием.
Сталь марки Х12Ф практически в 2,5 раза дороже, чем углеродистая сталь марки У10.
Узкие и долгие пуансоны дыропробивных штампов для холодной штамповки и другие нежесткие подробности изготовляют из сталей марок 4ХС, 5ХС, 4ХВ2С, 5ХВ2С и т. п. повышенной вязкости. Понижение хрупкости у этих сталей достигается уменьшением содержания углерода (не более 0,5%), а высокая износостойкость определяется наличием хрома и вольфрама.
Теплоустойчивость сталей данной группы около 300 °С; закаливают их в масле, сквозную закалку приобретают у образцов диаметром до 50 мм.
вставки и Штампы для тёплой штамповки (молотовые штампы) изготовляют из сталей марок 5ХНВ, 5ХНТ, 5ХНС, 5ХНСВ, 5ХНМ и других повышенной вязкости при нагреве. Молотовые штампы в большинстве случаев имеют громадную массу, трудятся в условиях ударной нагрузки и деформируют металл, нагретый до температуры 900—1200 °С.
Исходя из этого главными требованиями к сталям данной группы являются высокие вязкость, сопротивление и теплостойкость образованию окалины. Рабочий контур этих штампов в большинстве случаев имеет значительные размеры и сложную форму, что требует вероятно большей прокаливаемости и минимальной деформации при закалке.
Эти требования обеспечиваются химическим составом сталей, в котором содержится 0,5% углерода, хром, никель и другие легирующиие элементы. Теплоустойчивость сталей данной группы достигает 500 °С.
самые высокие особенности имеет сталь марки 5ХНМ, из которой изготовляют большие штампы (мельчайшая сторона куба более 400 мм), имеющие сложную форму рабочего контура; твердость таких штампов 36—39 HRC3.
Штампы средних размеров изготовляют из сталей марок 5ХНВ, 5ХНС и 5ХНСВ. Эти стали, легированные вольфрамом либо кремнием, по особенностям родным к стали 5ХНМ, но уступают ей по прокаливаемости.
Твердость таких штампов 37—42 HRC,.
Немного ниже теплоустойчивость и прокаливаемость у стали марки 5ХНТ, которую используют для изготовления молотовых штампов малых размеров (мельчайшая сторона куба до 300 мм). Твердость таких штампов 41—45 HRQ.
Рабочие подробности штампов для тёплой штамповки, владеющие малой массой и подвергающиеся при работе нагреву до больших температур (матрицы для обрезки облоя, узкие прошивные пуансоны, ножи для тёплой резки т. п.), изготовляют из сталей марок ЗХ2В8, 4Х2В8, 4Х8В8 и других повышенной прочности при нагреве. Эти стали имеют большие прочность, износостойкость, теплоустойчивость (до 650 °С).
Все более широкое использование для изготовления формообразующих подробностей штампов приобретают жёсткие сплавы ВКЮ, ВК15, ВК20, ВК25 и ВКЗО. Эти сплавы, отличающиеся от сплавов той же группы, используемых для режущих инструментов, громадным содержанием кобальта (10—30%), характеризуются повышенной вязкостью и прочностью, но пониженной твердостью и износостойкостью.
Жёсткий сплав используют для оснащения пуансонов и матриц дыропробивных и вырубных штампов. В электротехнической индустрии такие штампы используют для листовой штамповки пластин, из которых собирают трансформаторные сердечники, роторы и статоры электродвигателей и другие подобные подробности.
Выбор марки жёсткого сплава зависит от его толщины и прочности листа. Чем прочнее толщина и материал страницы, тем больше кобальта обязан содержать жёсткий сплав.
