V matricah za vtiskovanje se uporabljajo različni kovinski in ne{0}}kovinski materiali, predvsem ogljikovo jeklo, legirano jeklo, lito železo, lito jeklo, cementni karbid, zlitine z{-nizkim{2}}tališčem, zlitine-na osnovi cinka, aluminijev bron, sintetične smole, poliuretanska guma, plastika in laminirana brezova vezana plošča. Materiali, ki se uporabljajo pri izdelavi matric, zahtevajo visoko trdoto, visoko trdnost, visoko odpornost proti obrabi, ustrezno žilavost, visoko kaljivost in minimalno ali nič deformacij med toplotno obdelavo ter odpornost proti razpokam med kaljenjem. Najprej razumemo vrste materialov, ki se uporabljajo v matricah za žigosanje. Materiali, ki se uporabljajo pri izdelavi matric za vtiskovanje, med drugim vključujejo jeklo, cementni karbid, jekleni-cementirani karbid, zlitine-na osnovi cinka, zlitine z{-nizkim{10}}tališčem, aluminijev bron in polimerne materiale. Trenutno je jeklo primarni material, ki se uporablja pri izdelavi matrice za vtiskovanje. Običajno uporabljeni materiali za delovne dele matrice vključujejo: ogljikovo orodno jeklo, nizko{13}}legirano orodno jeklo, visoko-ogljično visoko-kromno ali srednje{16}}kromovo orodno jeklo, srednje-ogljično legirano jeklo, hitro-hitrorezno jeklo, osnovno jeklo in cementni karbid, jekleno-cementirani karbid itd.
Zahteve glede učinkovitosti materialov za kalupe se razlikujejo glede na delovne pogoje. Običajno uporabljeni materiali vključujejo matrice za hladno vtiskovanje in matrice za izrezovanje, ki se uporabljajo predvsem za vtiskovanje in oblikovanje različnih pločevin. Njihovi rezalni robovi so med delovanjem izpostavljeni intenzivnemu trenju in udarcem. Imeti morajo visoko odpornost proti obrabi, udarno žilavost in odpornost proti lomu zaradi utrujenosti. Primeri vključujejo Cr12MoV, Cr12, SKD11, T10A, W18Cr4V in 6-5-4-2. Ekstruzijske matrice se uporabljajo predvsem za deformacijsko oblikovanje. Med delovanjem prebijalec prenaša ogromen pritisk, medtem ko matrica prenaša ogromno napetost. Zaradi intenzivnega toka kovine v votlini sta delovni površini udarca in matrice izpostavljeni močnemu trenju, zaradi česar se površinska temperatura matrice dvigne za 200-300 stopinj. Imeti morajo visoko odpornost proti deformacijam, odpornost proti obrabi in odpornost proti zlomu ter visoko stabilnost pri popuščanju. Vlečne matrice, kot so H13, 3Cr2W8V, 40Cr, 38CrMoAl in 5CrNiMo, se uporabljajo predvsem za globoki vlek pločevine z določeno stopnjo plastičnosti. Delovna obremenitev ni visoka, vendar je vhod v matrico izpostavljen intenzivnemu trenju. Visoka trdota in odpornost proti obrabi z nizko površinsko hrapavostjo. Upogibne matrice Cr12MoV, Cr12, D2, 6-5-4-2 in PeCu se uporabljajo predvsem za upogibanje in oblikovanje kovinskih materialov z določeno plastičnostjo. Obremenitev matrice ni zelo velika, vendar je nekaj trenja. Visoka odpornost proti obrabi in odpornost proti zlomom. Cr12MoV, D2, T10A in S45Ca so ogljikova orodna jekla. T8A in T10A sta ogljikova orodna jekla, ki se običajno uporabljajo v orodjih. Njihove prednosti so dobra obdelovalnost in nizka cena. Vendar imajo slabo kaljivost in rdečo trdoto, veliko deformacijo pri toplotni obdelavi in nizko-nosilnost. b. Nizko{70}}legirano orodno jeklo. Nizko{71}}legirano orodno jeklo temelji na ogljikovem orodnem jeklu z dodatkom ustreznih legirnih elementov. V primerjavi z ogljikovim orodnim jeklom zmanjša deformacijo zaradi kaljenja in nagnjenost k razpokam, izboljša kaljivost in ima boljšo odpornost proti obrabi. Strokovnjak za kalupe WeChat: mujudaren Nizko-legirana jekla, ki se uporabljajo za izdelavo kalupov, vključujejo CrWMn, 9Mn2V, 7CrSiMnMoV (koda CH-1) in 6CrNiSiMnMoV (koda GD). c. Orodna jekla z visoko-ogljično-vsebnostjo kroma: Običajno uporabljena orodna jekla z visoko-ogljično-vsebnostjo kroma vključujejo Cr12, Cr12MoV in Cr12Mo1V1 (koda D2). Imajo dobro kaljivost, kaljenje in odpornost proti obrabi ter kažejo zelo majhne deformacije po toplotni obdelavi. So visoko-odporna-jekla za kalupe z nizko-deformacijo, z-nosilnostjo, ki je takoj za hitro{104}}jeklom. Vendar trpijo zaradi močne segregacije karbida, ki zahteva ponavljajoče se stiskanje in vlečenje (aksialno stiskanje, radialno vlečenje) kovanje za zmanjšanje nehomogenosti karbida in izboljšanje učinkovitosti. d. Visoko{105}}ogljična srednje{112}}kromova orodna jekla, ki se uporabljajo v kalupih, vključujejo Cr4W2MoV, Cr6WV in Cr5MoV. Ti imajo nižjo vsebnost kroma, manj evtektičnih karbidov, enakomernejšo porazdelitev karbidov, manjšo deformacijo po toplotni obdelavi ter dobro kaljivost in dimenzijsko stabilnost. Njihovo delovanje je izboljšano v primerjavi z visoko{115}}ogljičnimi-kromovimi jekli, ki imajo razmeroma močno ločevanje karbida. e. Hitro{121}}rezna jekla imajo najvišjo trdoto, odpornost proti obrabi in tlačno trdnost med kalupnimi jekli, kar ima za posledico visoko{122}nosilnost. Običajno uporabljena kalupna jekla vključujejo W18Cr4V (koda 8-4-1) in W6Mo5Cr4V2 (koda 6-5-4-2, ameriška oznaka M2), ki ima nižjo vsebnost volframa. Uporablja se tudi hitrorezno jeklo z nizko vsebnostjo ogljika in vanadijem 6W6Mo5Cr4V (oznaka 6W6 ali nizkoogljično M2), razvito za izboljšanje žilavosti. Hitrorezna jekla zahtevajo tudi ponovno kovanje za izboljšanje porazdelitve karbida. f. Osnovna jekla so izdelana tako, da se osnovni sestavi hitroreznega jekla dodajo majhne količine drugih elementov in ustrezno poveča ali zmanjša vsebnost ogljika, da se izboljšajo lastnosti jekla. Ta jekla se skupaj imenujejo osnovna jekla. Ne samo, da imajo značilnosti hitroreznega jekla, saj kažejo določeno odpornost proti obrabi in trdoto, ampak imajo tudi vrhunsko odpornost proti utrujenosti in žilavost, zaradi česar so visoko trdna in visoko žilava jekla za hladno obdelavo, vendar z nižjimi stroški materiala. Običajno uporabljena osnovna jekla v matricah vključujejo 6Cr4W3Mo2VNb (oznaka 65Nb), 7Cr7Mo2V2Si (oznaka LD) in 5Cr4Mo3SiMnVAL (oznaka 012AL) itd.
g. Cementni karbid in jekleni-cementni karbid. Cementni karbid ima višjo trdoto in odpornost proti obrabi kot katera koli druga vrsta jekla, vendar slabšo upogibno trdnost in žilavost. Cementni karbid, ki se uporablja za matrice, je na osnovi volfram-kobalta. Za matrice z nizko odpornostjo na udarce in visoko odpornostjo proti obrabi je mogoče izbrati cementni karbid z nižjo vsebnostjo kobalta. Za matrice z visoko odpornostjo na udarce je mogoče izbrati cementni karbid z višjo vsebnostjo kobalta.
Jekleni -cementirani karbid se izdela tako, da se železovemu prahu kot vezivu doda majhna količina prahu legirnih elementov (kot so krom, molibden, volfram, vanadij itd.), pri čemer je trda faza titanov karbid ali volframov karbid, in ga sintra z metodami prašne metalurgije. Matrica jekleno-cementiranega karbida je jeklo, ki odpravlja pomanjkljivosti cementiranega karbida, kot sta slaba žilavost in težka obdelava. Lahko ga režemo, varimo, kovamo in toplotno -obdelujemo. Jekleni-cementirani karbid vsebuje veliko količino karbidov; čeprav sta njegova trdota in odpornost proti obrabi nižji kot pri cementnem karbidu, sta še vedno višji od drugih vrst jekla. Po kaljenju in popuščanju lahko trdota doseže 68-73 HRC.
h. Materiali, uporabljeni v matricah za vtiskovanje novih materialov, spadajo v jeklo za matrice za hladno obdelavo, ki je najpogosteje uporabljeno, najbolj raznoliko in najpogosteje uporabljeno jeklo za žigosanje. Glavne zahteve za zmogljivost so moč, žilavost in odpornost proti obrabi. Trenutni trend razvoja jekla za matrice za hladno delo temelji na zmogljivosti visoko-legiranega jekla D2 (enakovredno Cr12MoV v moji državi) in je razdeljen na dve glavni veji: ena je zmanjšanje vsebnosti ogljika in vsebnosti legirnih elementov, izboljšanje enakomernosti porazdelitve karbida v jeklu in znatno izboljšanje žilavosti matrice. Primeri vključujejo 8CrMo2V2Si podjetja Vanadium Alloy Steel Company iz Združenih držav in DC53 (Cr8Mo2SiV) podjetja Daido Steel iz Japonske. Druga vrsta je prašno-hitrorezno jeklo, razvito predvsem za izboljšanje odpornosti proti obrabi in prilagajanje visoko{15}}hitrostni, avtomatizirani in množični proizvodnji. Primeri vključujejo 320CrVMo13 iz Nemčije.
Racionalna izbira materialov za kalupe in izvajanje pravilnih postopkov toplotne obdelave sta ključnega pomena za zagotavljanje življenjske dobe kalupov. Pri kalupih z različnimi aplikacijami je treba dejavnike, kot so njihovi delovni pogoji, pogoji napetosti, lastnosti obdelanih materialov, obseg proizvodnje in produktivnost, celovito upoštevati, s poudarkom na zgoraj omenjenih zahtevah glede učinkovitosti, preden se ustrezno izberejo vrste jekla in postopki toplotne obdelave.
1. Obseg proizvodnje: Ko je obseg proizvodnje žigosanih delov velik, morajo biti materiali za delovne dele kalupa, luknjač in matrico, visoko-kakovostno jeklo za kalupe z dobro odpornostjo proti obrabi. Ustrezno je treba izboljšati tudi materiale za druge procesne strukturne dele in pomožne konstrukcijske dele kalupa. Ko je obseg proizvodnje majhen, je treba zahteve glede lastnosti materiala ustrezno zmanjšati, da se zmanjšajo stroški. 2. Učinkovitost vtisnjenega materiala in pogoji uporabe delov matrice: Če je material, ki se vtiska, trd ali ima visoko odpornost na deformacije, morata biti luknjač in matrica izdelana iz materialov z dobro odpornostjo proti obrabi in visoko trdnostjo. Za globoko vleko iz nerjavečega jekla je mogoče uporabiti matrice iz aluminijastega brona, ker imajo dobre anti{6}}adhezijske lastnosti. Vodilni stebri in puše zahtevajo odpornost proti obrabi in dobro žilavost, zato se pogosto uporablja nizko-ogljično jeklo s površinskim naogljičenjem in kaljenjem. Na primer, glavna pomanjkljivost ogljikovega orodnega jekla je njegova slaba kaljivost; ko so mere preseka delov matrice velike, ostane središčna trdota po kaljenju nizka. Vendar pa pri delu na stiskalnicah z visoko stopnjo giba postane njegova dobra odpornost na udarce prednost. Za fiksne plošče in plošče za odstranjevanje ni potrebna le zadostna trdnost, ampak tudi minimalna deformacija med delovanjem. (Strokovnjak za matrice WeChat: mujudaren) Poleg tega je mogoče za izboljšanje delovanja delov matrice uporabiti hladno obdelavo, globoko kriogeno obdelavo, vakuumsko obdelavo in metode površinskega utrjevanja. Za matrice za hladno iztiskanje s slabimi delovnimi pogoji za udarce in matrice je treba izbrati jeklo za matrice z dobrimi celovitimi mehanskimi lastnostmi, kot so zadostna trdota, trdnost, žilavost in odpornost proti obrabi, imeti pa mora tudi določeno stopnjo rdeče trdote in trdnost toplotne utrujenosti.
