Optimierung der Konstruktion von Hartmetall-Stanzwerkzeugen für Langlebigkeit und Effizienz

Stanzwerkzeuge aus Hartmetall, die hauptsächlich aus robusten Wolfram-Kobalt-Legierungen wie K01, K10, K20, K30 und K40 hergestellt werden, sind aufgrund ihrer herausragenden Härte und überlegenen Verschleißfestigkeit ein wesentlicher Bestandteil der modernen Fertigung. Die inhärente Sprödigkeit und die relativ geringere Biegefestigkeit von Hartmetallwerkstoffen erfordern jedoch sorgfältige Konstruktionsüberlegungen, um sowohl die Leistung als auch die Langlebigkeit zu maximieren. Hier sind die wichtigsten Aspekte, die bei der Konstruktion von Stanzwerkzeugen aus Hartmetall zu berücksichtigen sind:

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1. Auswahl des Matrizenrahmens:
   • Es ist wichtig, das richtige Material für den Matrizenrahmen zu wählen. Obere und untere Matrizenplatten werden idealerweise aus 45er Stahl hergestellt, der auf eine Härte von 25-30 HRC gehärtet und angelassen ist, um die Hartmetallmatrize zu tragen, ohne die strukturelle Integrität zu beeinträchtigen. E235A-Stahl kann ebenfalls verwendet werden, Grauguss sollte jedoch aufgrund seiner geringeren Festigkeit und Haltbarkeit vermieden werden. Darüber hinaus wird die Führungsgenauigkeit durch die Verwendung von Kugelführungen und -buchsen erhöht, während ein schwimmender Matrizengriff hilft, Ausrichtungsfehler während des Betriebs auszugleichen.
2. Befestigungsmethoden für Stempel und Matrizen:
   • Die Befestigung der Stempel- und Matrizenteile kann effektiv durch mechanische Befestigung erfolgen, die eine sichere und spannungsfreie Befestigung gewährleistet. Alternativ kann die Heißmuffenbefestigung verwendet werden, die aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahl und Hartmetall die Montage und Demontage vereinfacht, wobei typische Presspassungen zwischen 0,6% und 1% des Durchmessers und Erwärmungstemperaturen zwischen 500-600°C liegen.
3. Entwurf einer federbelasteten Auswerferplatte:
   • Eine federbelastete Auswerferplatte minimiert den Kontakt mit der Hartmetallmatrize und verhindert so eine Beschädigung der Schneidkante. Die Auswerferplatte sollte präzise geführt werden und mindestens 0,05 mm über der maximalen Materialstärke gehalten werden, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Das üblicherweise verwendete Material für die Auswerferplatte ist HS6-5-2C, gehärtet auf 42-46 HRC.
4. Ausführung der Gegenhalteplatte:
   • Um die Steifigkeit zu erhöhen und mögliche Risse in der Hartmetallmatrize zu verhindern, ist die Verwendung einer gehärteten Stützplatte unerlässlich. Diese Platte, die in der Regel aus HS6-5-2C mit einer Härte von 56-60 HRC besteht, sollte mindestens 1,2 bis 1,25 Mal dicker sein als die in herkömmlichen Stahlstempeln verwendete Platte.
5. Gleichmäßige Spannungsverteilung an den Werkzeugkanten:
   • Die Konstruktion der Matrize muss eine gleichmäßige Spannungsverteilung entlang der Kanten gewährleisten, um eine einseitige Prägung zu vermeiden, die zu Kantenbrüchen und vorzeitigem Verschleiß führen könnte.
6. Auswahl der Stanzausrüstung:
   • In Anbetracht der Effizienz und Präzision, die bei der Verwendung von Hartmetallwerkzeugen erforderlich sind, ist die Wahl von Hochgeschwindigkeits-Stanzpressen mit automatischen Vorschubeinrichtungen von Vorteil. Diese Maschinen sind ideal für die Bewältigung der für Hartmetall-Stanzvorgänge typischen hohen Produktionsanforderungen.

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