Inserti matrice e punzoni in metallo duro: con testa o a gambo dritto, con trattenimento dello sfrido o antintasamento, e cosa specificare
· Vanguard Carbide
Le forme standard degli inserti matrice e dei punzoni in metallo duro, a cosa serve ciascuna, le tolleranze pubblicate nei cataloghi e la lista di controllo da inviare quando si ordina il componente in metallo duro o il relativo sbozzato.
La risposta breve
Gli inserti matrice in metallo duro (matrici) e i punzoni in metallo duro sono disponibili in un numero limitato di forme standard: con testa o dritti e, per gli inserti matrice, semplici, con trattenimento dello sfrido o antintasamento. La forma determina quali dimensioni hanno tolleranze strette, quali caratteristiche devono essere realizzate nel metallo duro e come il componente si posiziona nello stampo.
Se si ordina il componente in metallo duro, che si tratti di un inserto matrice finito o di uno sbozzato da finire autonomamente, il fornitore deve conoscere la forma oltre alla dimensione. Questo articolo illustra le forme, utilizzando dati di catalogo pubblicati e due articoli sulla costruzione degli stampi come riferimenti, e termina con una lista di controllo di ciò che occorre specificare.
Inserti matrice con testa e diritti
ISO 8977:2003 stabilisce le dimensioni di base e le tolleranze per matrici senza testa e con testa (inserti matrice) con diametri esterni da 5 a 50 mm. Le sue dimensioni sono abbinate ai punzoni realizzati secondo ISO 8020. È stata riesaminata e confermata da ultimo nel 2025.
Un inserto matrice con testa presenta un collare nella parte superiore, che di solito alloggia in un controforo della piastra dello stampo. Un inserto matrice dritto (senza testa) è un semplice cilindro inserito a pressione nella piastra. In entrambi i casi il diametro esterno è un accoppiamento forzato ed è rettificato a pochi micron.
Ad esempio, un importante fornitore riporta nel proprio catalogo i suoi inserti matrice in metallo duro con tolleranza del gambo m5 per i tipi con testa e n5 per i tipi dritti, oppure una tolleranza solo positiva da 0 a +0.005 mm, in un grado di metallo duro HIP da 87–88 HRA. Nello stesso catalogo la tolleranza standard sulla lunghezza totale è +0.2 a +0.4 mm, con tolleranze di lunghezza più strette disponibili come opzioni. Gli inserti matrice con testa possono essere ordinati con una o due spianature per chiavetta sulla testa. Un foro sagomato (non circolare) deve allinearsi al punzone, e una spianatura sulla testa è un modo per orientare l'inserto matrice.
| Diametro del gambo | m5 (con testa) | n5 (dritto) |
|---|---|---|
| 3 mm | da +0.002 a +0.006 mm | da +0.004 a +0.008 mm |
| 4 e 5 mm | da +0.004 a +0.009 mm | da +0.008 a +0.013 mm |
| 8 e 10 mm | da +0.006 a +0.012 mm | da +0.010 a +0.016 mm |
Aspetto da considerare in fase d'ordine: il diametro esterno, il foro e la lunghezza sono le dimensioni soggette a tolleranza. Se si acquista uno sbozzato da finire autonomamente, indicare quali di esse si intende rettificare, affinché lo sbozzato presenti sovrametallo su tali superfici.
Inserti matrice semplici, con trattenimento dello sfrido e antintasamento:
I diversi tipi di inserti matrice esistono principalmente a causa del trascinamento dello sfrido. Come spiega Art Hedrick in The Fabricator, il trascinamento dello sfrido si verifica quando il pezzo di sfrido (lo sfrido) aderisce alla faccia del punzone durante l'estrazione e risale fuori dall'inserto matrice. Uno sfrido trascinato può danneggiare i pezzi e gli stampi, e l'aria intrappolata che forma una sacca di vuoto sotto la faccia del punzone è una causa principale.
I rimedi descritti in quell'articolo includono sfiati e perni espulsori a molla nel punzone, un gioco punzone-matrice più ridotto (che aiuta ma riduce la durata del punzone e dell'inserto matrice) e inserti matrice progettati per trattenere lo sfrido:
- Inserti matrice per il controllo dello sfrido: due piccole asole ricavate con un'angolazione nella matrice generano una bava sullo sfrido che lo incastra in sede.
- Inserti matrice trattenitori di sfrido: i barbigli nella matrice si conficcano nello sfrido.
- Inserti matrice a conicità inversa (a bocca di campana): il foro si restringe leggermente, così lo sfrido viene trattenuto per compressione. Per la maggior parte delle operazioni di punzonatura, una conicità da 0.0005 a 0.001 inch è più che sufficiente, e una conicità eccessiva può spaccare la matrice.
- Unità a vuoto che richiamano gli sfridi verso il basso nella matrice.
Gli inserti matrice per il trattenimento dello sfrido disponibili a catalogo si basano sullo stesso principio e riportano limiti pubblicati. Il catalogo citato sopra li riporta come segue:
| Limite | Valore |
|---|---|
| Diametro del foro | da 1.0 a 16 mm |
| Resistenza alla trazione del pezzo | Fino a 1177 N/mm² |
| Spessore del pezzo | Almeno 0.15 mm |
| Gioco per lato | Inferiore al 20% dello spessore del pezzo; con un gioco maggiore non si può attendersi l'effetto di trattenimento |
Poiché questi inserti matrice funzionano formando piccole sporgenze sullo sfrido, il catalogo indica che non sono adatti per fori di precisione o quando il pezzo tranciato costituisce il prodotto.
Gli inserti matrice antintasamento funzionano in modo opposto: aiutano lo sfrido a fuoriuscire. Nel tipo antintasamento del catalogo, un foro di ingresso dell'aria vicino al foro sagomato consente a un dispositivo a vuoto di aspirare aria attraverso l'inserto matrice, e il flusso d'aria trasporta lo sfrido all'esterno meglio del solo vuoto. Lo stesso catalogo riporta lo scarico dell'inserto matrice come una conicità di 1/50, 1/100 o 1/150: una conicità di 1/50 aumenta il diametro di 1 mm su 50 mm di lunghezza, circa 1.15°.
Punzoni e punzoni pilota
La gamma di punzoni pilota in metallo duro dello stesso fornitore (gamma di punzoni pilota in metallo duro) mostra come vengono solitamente descritte le varianti dei punzoni. Le famiglie sono disponibili con punta tonda (R), conica o ad angolo acuto; la maggior parte in versioni standard, lappate o rivestite TiCN, tutte in un grado di metallo duro HIP:
- Punzoni standard, tolleranza del gambo m5
- Punzoni con cave per chiavetta, con testa o dritti
- Punzoni dritti senza testa
- Punzoni per il fissaggio alla piastra distaccatrice, con testa o dritti
- Punzoni mobili con gambo g6, al di sotto della dimensione nominale in modo che il punzone possa scorrere: da −0.002 a −0.008 mm per gambi da 1.6 a 3 mm, fino a da −0.006 a −0.017 mm per gambi da 13 e 16 mm
Quando si ordina un punzone o uno sbozzato per punzoni in metallo duro, l'accoppiamento del gambo (forzato o scorrevole), la presenza di una testa, la forma della punta e la finitura modificano tutti il modo in cui il pezzo viene rettificato. Indichi questi dati nella richiesta, oppure invii la designazione in stile catalogo che sta sostituendo insieme al disegno.
Scegliere il grado per punzoni e inserti matrice
In Metallo duro negli utensili e negli stampi (The Fabricator), le leve principali sono la granulometria e il contenuto di cobalto: una granulometria più fine è più dura, più resistente all'usura e più fragile; un maggiore contenuto di cobalto rende il materiale più tenero e più tenace. L'articolo sottolinea anche due proprietà importanti nello stampaggio: la resistenza alla corrosione, poiché il legante al cobalto può essere dilavato durante l'elettroerosione a filo in dielettrico, la rettifica con emulsione o a causa di lubrificanti corrosivi; e la stabilità del tagliente.
L'articolo riporta una prova di tranciatura di acciaio inossidabile da 0.065-inch con un punzone realizzato mediante elettroerosione a filo:
| Grado provato | Risultato |
|---|---|
| 15% cobalto, granulometria submicrometrica | Scheggiato al ritorno dopo 500 colpi; scarsa qualità superficiale e corrosione hanno causato grippaggio sul bordo |
| 15% cobalto, granulometria grossolana | Usura eccessiva dopo 5,000 colpi |
| 12% cobalto, granulometria media, resistente alla corrosione | 50,000 colpi; 80,000 dopo il miglioramento della lubrificazione |
Si tratta di risultati relativi a una singola applicazione, non di valori di durata generali. Ciò che dimostrano è che la modifica che sembra più economica, ovvero un grado più tenace, non è sempre la soluzione. Lo stesso articolo osserva che una scheggiatura sulla sommità del punzone può indicare una finitura superficiale scarsa, grippaggio o un gioco eccessivo, mentre una scheggiatura sul fianco può indicare un gioco insufficiente o una resistenza agli urti insufficiente.
La nostra pagina dei blocchi in metallo duro elenca le classi di grado che utilizziamo per lo stampaggio. Ci comunichi cosa stampa, lo spessore e la cadenza di lavoro, e se il pezzo sarà tagliato mediante elettroerosione a filo, e Le proporremo un grado con la relativa scheda tecnica.
Cosa specificare quando si ordina il componente in metallo duro
| Voce | Perché è importante |
|---|---|
| Tipo: a testa o diritto; semplice, con trattenimento dello sfrido o antintasamento | Determina quali caratteristiche vengono lavorate nel metallo duro |
| Diametro esterno o del gambo e relativo accoppiamento (m5, n5, g6 o tolleranza solo positiva) | Accoppiamento forzato o scorrevole; rettificato al micron |
| Lunghezza totale, diametro e spessore della testa, con tolleranze | Le tolleranze di lunghezza standard di catalogo sono ampie, salvo richiesta di tolleranze più strette |
| Dimensioni e forma del foro, lunghezza della fascia e scarico conico | La parte funzionante dell'inserto |
| Piani per chiave o altre caratteristiche di orientamento | Necessari per fori sagomati |
| Materiale stampato, spessore e cadenza di corsa | Determina il grado |
| Parte finita o sbozzato con sovrametallo di rettifica; rettifica o elettroerosione a filo | Cambia le dimensioni dello sbozzato e favorisce un grado resistente alla corrosione per l'elettroerosione a filo |
| Quantità e ripetitività dell'ordine | Prezzo e modalità di realizzazione del pezzo |
Per sbozzati rotondi per punzoni e inserti matrice a bottone, allo stato sinterizzato o rettificati, consultare la nostra pagina degli sbozzati per punzoni e stampi.
FAQ
Che cosa significano m5, n5 e g6 su un punzone o un inserto matrice a bottone?
Sono classi di tolleranza ISO per il diametro del gambo. m5 e n5 portano il diametro leggermente sopra il nominale per un accoppiamento forzato nella piastra matrice; g6 lo porta leggermente sotto il nominale in modo che un punzone mobile possa scorrere. Per un gambo da 4 o 5 mm nel catalogo citato di seguito, m5 è +0.004 a +0.009 mm e n5 è +0.008 a +0.013 mm.
Qual è la differenza tra gli inserti matrice a bottone con trattenimento dello sfrido e quelli antintasamento?
Gli inserti a bottone con trattenimento dello sfrido trattengono lo sfrido nell'inserto, così che non possa essere trascinato verso l'alto dal punzone. Gli inserti antintasamento favoriscono la caduta o l'estrazione dello sfrido, ad esempio tramite un ingresso d'aria e un dispositivo a vuoto. Gli inserti a bottone con trattenimento dello sfrido di catalogo non sono raccomandati per fori di precisione o quando il pezzo tranciato costituisce il prodotto.
Gli sbozzati per inserti matrice a bottone in metallo duro possono essere tagliati mediante elettroerosione a filo?
Sì, l'elettroerosione a filo è un metodo comune per tagliare fori sagomati e profili di punzoni nel metallo duro. Il legante al cobalto può essere dilavato durante l'elettroerosione a filo nel dielettrico, quindi comunichi al fornitore che il pezzo sarà tagliato mediante elettroerosione a filo; un grado resistente alla corrosione può essere la scelta migliore.
Fornisce inserti matrice a bottone finiti o solo sbozzati?
Forniamo sbozzati rotondi per punzoni e inserti matrice a bottone e blocchi in metallo duro, allo stato sinterizzato o rettificati, realizzati secondo il Suo disegno. Invii il disegno e confermeremo nel preventivo quali caratteristiche e tolleranze sono incluse.
Fonti
- ISO 8977:2003, Utensili per stampaggio — Matrici, pagina di catalogo ISO (sintesi e stato)
- MISUMI, Inserti matrice in metallo duro: tipi, tolleranze del gambo, limiti di trattenimento dello sfrido, scarichi conici
- MISUMI, Inserti matrice in metallo duro antintasamento (pagine 585–586 del catalogo, PDF): tolleranze, modifiche, progettazione dell'ingresso aria
- MISUMI, Punzoni pilota in metallo duro: famiglie di punzoni e tolleranze del gambo
- Art Hedrick, Nozioni di base sugli stampi 101: Risolvere i problemi di trascinamento dello sfrido, The Fabricator
- Il metallo duro negli utensili e negli stampi, The Fabricator: proprietà del grado e prova di tranciatura su acciaio inossidabile