Was ist ein Hartmetall-Stanzwerkzeug?
Ein Hartmetall-Stanzwerkzeug ist ein Werkzeug aus einer Hartmetalllegierung, das gegen das Material gepresst wird und zum Bohren von Löchern dient.
Es wird auch als Stempel oder Matrize bezeichnet. Ein Beispiel für Hartmetall ist eine Legierung, die durch Zugabe von Wolframkarbid (WC) und Titankarbid (TiC) zu Eisen unter Verwendung von Kobalt (Co)-Pulver als Bindemittel hergestellt und bei einer hohen Temperatur von 1.300-1.500°C in einer Druckform gesintert wird.
Mit anderen Worten: Durch Pressen und Erhitzen des Materials in der Nähe seines Schmelzpunkts wird es zu einer fest haftenden und erstarrten Metalllegierung. Hartmetall-Stanzwerkzeuge sind extrem harte und hitzebeständige Stempel, die als Verschleißschutzmaßnahmen eingesetzt werden. Bei normalen Stempelwerkstoffen (entspricht SKD11) führt die Reibungswärme bei ca. 1.330 °C dazu, dass die Kanten des Stempels zu laufen beginnen, was zu einer schlechten Schnittqualität führt.
Anwendungen von Hartmetall-Stanzwerkzeugen
Hartmetall-Stanzwerkzeuge finden breite Anwendung bei der Bearbeitung von Teilen für Formen, Automaten, Präzisionsmaschinen und Laboreinrichtungen. Da die Stempel aus Hartmetall bestehen, dienen sie in erster Linie dazu, die Verschleißfestigkeit zu gewährleisten.
Sie werden häufig in Präzisionsformen und als Stempel für Pressmatrizen verwendet. Die Verwendung von Hartmetall-Stanzwerkzeugen mit geringen verschleißbedingten Maßschwankungen ermöglicht es, die Abmessungen stabil zu halten.
Hartmetall-Stanzwerkzeuge haben eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und sind widerstandsfähig gegen Druckspannungen, aber schwach gegen Zugspannungen, so dass die Festigkeit des Stempelhalteabschnitts bei der Verwendung erhöht werden muss.
1. Formen für die Pulvermetallurgie
Hartmetall-Stanzwerkzeuge werden bei der Herstellung von Formen für die Pulvermetallurgie verwendet und kommen bei der Bearbeitung von Teilen für Motoren und Getriebe zum Einsatz. Sie ermöglichen eine hochpräzise Bearbeitung, was zu einer erhöhten Produktivität führt.
2. Präzisionspresswerkzeuge
Mit ihren hochpräzisen Stempeln und Matrizen werden sie als Pressmatrizen bei der Herstellung von Automobil- und Elektronikkomponenten eingesetzt.
Funktionsweise von Hartmetall-Stanzwerkzeugen
Sinterkarbide für Schneidwerkzeuge werden in drei Anwendungskategorien eingeteilt: Typ P, Typ M und Typ K.
1. Typ P
Der Typ P hat eine ausgezeichnete Hitze- und Schweißbeständigkeit und enthält unter anderem einen hohen Anteil an TiC, TaC. Diese Legierung ist besonders widerstandsfähig gegen thermische Schäden wie Krater und thermische Risse. Er wird für die Verarbeitung von Stahl, legiertem Stahl und rostfreiem Stahl verwendet.
2. Typ M
Der Typ M enthält einen mäßigen Anteil an TiC, Ta, etc. und ist sowohl gegen thermische als auch gegen mechanische Schäden beständig. Er für die Bearbeitung von rostfreiem Stahl, Gusseisen und duktilem Gusseisen verwendet.
3. Typ K
Der Typ K ist eine WC-Basislegierung mit hervorragender Festigkeit und ist besonders widerstandsfähig gegen mechanische Beschädigungen wie Spaltverschleiß. Er wird für die Bearbeitung von Gusseisen, Nichteisenmetallen und Nichtmetallen verwendet.
Andererseits hat er aufgrund seiner Härte auch eine geringe Zähigkeit und ist leicht zu brechen. Er ist widerstandsfähig gegen Druck, aber schwach gegen Zug und Seitenkräfte.
Merkmale von Hartmetall-Stanzwerkzeugen
Werkzeuge und Matrizen müssen um ein Vielfaches härter sein als das zu bearbeitende Material. Die überragende Härte von Sinterkarbid macht es für Werkzeug- und Matrizenanwendungen geeignet.
Sinterkarbid wurde als Werkstoff für Schneidwerkzeuge entwickelt und ist doppelt so schwer wie Stahl. Es zeichnet sich durch ein spezifisches Gewicht aus, das dem von Gold entspricht. Zu den weiteren Vorteilen gehören nicht nur die Härte, sondern auch die ausgezeichnete Festigkeit und Elastizität sowie der geringe Härteverlust bei hohen Temperaturen. Sinterkarbid hat also Eigenschaften, die es zu einem geeigneten Werkstoff für Schneidwerkzeuge machen.
Die in Umformwerkzeugen verwendeten Hartmetall-Stanzwerkzeuge werden aus feinstem Hartmetall hergestellt. Die Bearbeitung erfolgt durch eine Kombination aus Rundschleifen und Profilschleifen mit einer Genauigkeit von etwa 5 µm. Außerdem werden die Stirnfläche und die Oberfläche der Spitze geläppt, um die Oberflächenrauheit zu verbessern.
Arten von Hartmetall-Stanzwerkzeugen
1. Stempel mit kleinem Durchmesser (ø – 9,9 mm)
Die Bearbeitung von Mikroformen für Spitzen mit kleinem Durchmesser usw. ist möglich. Es sind Stempel mit einem Durchmesser von etwa 0,1 mm erhältlich. Sie werden für Präzisions-Kaltschmieden, Lochstanzen, Führungsstifte usw. verwendet. Das Material ist HSS-Stahl wie SKH51, HAP-40 usw. sowie feinkörnige und ultrafeinkörnige Hartmetalle.
2. Stempel mit mittlerem Durchmesser (Φ10 mm und mehr)
Stempel in der für das Präzisionskaltschmieden am besten geeigneten Größe. Sie werden für das Präzisionskaltschmieden und das Lochstanzen verwendet. Als Werkstoffe werden Stahlsorten wie SKH-51 und SKD-11 sowie fein-, mittel- und grobkörnige Hartmetalle verwendet.
3. Lange Stempel mit großem Durchmesser (bis zu Φ50 mm)
Für tiefe Bohrungen durch Stauchen werden diese Stempel aus Hartmetall verwendet, um die Produktgenauigkeit zu erhalten, und sind für das Präzisionskaltschmieden bestimmt. Sinterkarbide mit feiner, mittlerer und grober Körnung.