Botões de Matriz e Punções de Metal Duro: Com Cabeça ou Retos, com Retenção de Sucata ou sem Entupimento, e o Que Especificar
· Vanguard Carbide
As formas padrão dos botões de matriz de metal duro e dos punções, para que serve cada uma, as tolerâncias que os catálogos publicam para elas e a lista de verificação a enviar ao solicitar a peça de metal duro ou sua pré-forma.
A resposta curta
As matrizes de botão de metal duro (botões de matriz, matrizes) e os punções de metal duro estão disponíveis em um pequeno número de formas padrão: com cabeça ou retas e, para matrizes de botão, simples, com retenção de sucata ou sem entupimento. A forma determina quais dimensões têm tolerância apertada, quais características precisam ser usinadas no metal duro e como a peça se assenta na matriz.
Se você estiver encomendando a peça de metal duro, seja um botão acabado ou uma pré-forma para acabar por conta própria, o fornecedor precisa saber a forma além do tamanho. Este artigo explica as formas, usando dados publicados de catálogo e dois artigos sobre fabricação de matrizes como referências, e termina com uma lista de verificação do que especificar.
Botões de matriz com cabeça e retos
ISO 8977:2003 define as dimensões básicas e tolerâncias para matrizes sem cabeça e com cabeça (matrizes de botão) com diâmetros externos de 5 a 50 mm. Suas dimensões são compatíveis com punções fabricados conforme a ISO 8020. Foi revisada e confirmada pela última vez em 2025.
Um botão com cabeça tem um colar na parte superior, que geralmente se assenta em um rebaixo da placa de matriz. Um botão reto (sem cabeça) é um cilindro simples pressionado na placa. Nos dois casos, o diâmetro externo é um ajuste forçado e é retificado com precisão de poucos mícrons.
Por exemplo, um grande fornecedor de catálogo lista suas matrizes de botão de metal duro com tolerância da haste de m5 para tipos com cabeça e n5 para tipos retos, ou uma tolerância somente positiva de 0 a +0.005 mm, em uma classe de metal duro sinterizado por pressão isostática a quente de 87–88 HRA. No mesmo catálogo, a tolerância padrão do comprimento total é +0.2 a +0.4 mm, com tolerâncias de comprimento mais apertadas disponíveis como opcionais. Botões com cabeça podem ser encomendados com um ou dois planos para chaveta na cabeça. Um furo perfilado (não circular) deve alinhar-se com o punção, e um plano na cabeça é uma forma de orientar o botão.
| Diâmetro da haste | m5 (com cabeça) | n5 (reto) |
|---|---|---|
| 3 mm | +0.002 a +0.006 mm | +0.004 a +0.008 mm |
| 4 e 5 mm | +0.004 a +0.009 mm | +0.008 a +0.013 mm |
| 8 e 10 mm | +0.006 a +0.012 mm | +0.010 a +0.016 mm |
O ponto para o pedido: o diâmetro externo, o furo e o comprimento são as dimensões sujeitas a tolerâncias. Se você comprar uma pré-forma para acabar por conta própria, informe quais delas você vai retificar, para que a pré-forma deixe sobremetal nessas superfícies.
Botões de matriz simples, com retenção de sucata e sem entupimento:
Os diferentes tipos de botões de matriz existem principalmente por causa do arraste de retalho. Como Art Hedrick explica em The Fabricator, o arraste de retalho ocorre quando o retalho (o slug) adere à face do punção no recuo e volta a subir para fora do botão de matriz. Um retalho arrastado pode danificar peças e matrizes, e o ar preso que forma uma bolsa de vácuo sob a face do punção é uma das principais causas.
As medidas corretivas descritas nesse artigo incluem respiros e pinos ejetores com mola no punção, uma folga menor entre punção e matriz (o que ajuda, mas reduz a vida útil do punção e do botão de matriz) e botões de matriz projetados para reter o retalho:
- Botões de matriz com controle de retalho: dois pequenos rasgos usinados em ângulo na matriz criam uma rebarba no retalho que o prende no lugar.
- Botões de matriz com garras de retenção de retalho: farpas na matriz penetram no retalho.
- Botões de matriz com afunilamento reverso (boca de sino): o furo se estreita ligeiramente, de modo que o retalho fica retido por compressão. Para a maioria das operações de puncionamento, 0,0005 a 0,001 polegada de afunilamento é mais que suficiente, e o excesso pode rachar a matriz.
- Unidades de vácuo que puxam os retalhos para dentro da matriz.
Os botões de matriz de retenção de retalho do catálogo funcionam com a mesma ideia e vêm com limites publicados. O catálogo citado acima apresenta os seguintes valores:
| Limite | Valor |
|---|---|
| Diâmetro do furo | 1,0 a 16 mm |
| Resistência à tração da peça | Até 1177 N/mm² |
| Espessura da peça | Pelo menos 0,15 mm |
| Folga por lado | Menos de 20% da espessura da peça; com mais folga, não se pode esperar o efeito de retenção |
Como esses botões de matriz funcionam formando pequenas saliências no retalho, o catálogo informa que eles não são adequados para furos de precisão nem para casos em que a peça puncionada é o produto.
Os botões de matriz antientupimento funcionam ao contrário: ajudam o retalho a sair. No tipo antientupimento do catálogo, um furo de entrada de ar próximo ao furo perfilado permite que um dispositivo de vácuo aspire ar através do botão de matriz, e o fluxo de ar remove o retalho melhor do que apenas o vácuo. O mesmo catálogo descreve o alívio do botão de matriz como um afunilamento de 1/50, 1/100 ou 1/150: um afunilamento de 1/50 aumenta 1 mm no diâmetro ao longo de 50 mm de comprimento, cerca de 1,15°.
Punções e punções-piloto
A linha de punções piloto de metal duro do mesmo fornecedor mostra como as variantes de punção costumam ser descritas. As famílias vêm com ponta arredondada (R), cônica ou em ângulo agudo, a maioria em versões padrão, lapidadas ou revestidas com TiCN, todas em uma classe de metal duro sinterizada por pressão isostática a quente:
- Punções padrão, tolerância da haste m5
- Punções com canais de chaveta, com cabeça ou retos
- Punções retos sem cabeça
- Punções para fixação na placa extratora, com cabeça ou retos
- Punções móveis com haste g6, que fica abaixo da medida nominal para permitir que o punção deslize: −0.002 a −0.008 mm para hastes de 1.6 a 3 mm, até −0.006 a −0.017 mm para hastes de 13 e 16 mm
Ao solicitar um punção de metal duro ou uma pré-forma de punção, o ajuste da haste (por interferência ou deslizante), a existência ou não de cabeça, o formato da ponta e o acabamento alteram a forma como a peça é retificada. Informe esses dados no pedido de cotação ou envie a designação no padrão de catálogo que você está substituindo junto com seu desenho.
Escolha da classe para punções e botões de matriz
Em Metal duro em ferramentas e matrizes (The Fabricator), as principais variáveis são o tamanho de grão e o teor de cobalto: grão mais fino é mais duro, mais resistente ao desgaste e mais frágil; mais cobalto deixa o material mais macio e tenaz. O artigo também destaca duas propriedades que importam na estampagem: a resistência à corrosão, porque o ligante de cobalto pode ser lixiviado durante a eletroerosão a fio em dielétrico, a retificação com emulsão ou por lubrificantes corrosivos; e a estabilidade da aresta.
O artigo relata um teste de corte de aço inoxidável de 0.065 polegada com um punção obtido por eletroerosão a fio:
| Classe testada | Resultado |
|---|---|
| 15% cobalto, grão submicrométrico | Lascou no retorno após 500 golpes; qualidade superficial ruim e corrosão causaram agarramento na aresta |
| 15% cobalto, grão grosso | Desgaste excessivo após 5,000 golpes |
| 12% cobalto, grão médio, resistente à corrosão | 50,000 golpes; 80,000 após melhoria da lubrificação |
Esses são resultados de uma aplicação, não valores gerais de vida útil. O que eles mostram é que a mudança aparentemente mais barata, uma classe mais tenaz, nem sempre é a solução. O mesmo artigo observa que um lascamento no topo do punção pode indicar qualidade superficial ruim, agarramento ou folga excessiva, enquanto um lascamento na lateral pode indicar folga insuficiente ou resistência ao choque insuficiente.
Nossa página de blocos de metal duro lista as classes de metal duro que usamos para estampagem. Informe o que você estampa, a espessura e a cadência de golpes, e se a peça será cortada por eletroerosão a fio, e propomos uma classe com sua ficha técnica.
O que especificar ao encomendar a peça de metal duro
| Item | Por que é importante |
|---|---|
| Tipo: com cabeça ou reto; simples, com retenção de retalho ou antientupimento | Determina quais características são usinadas no metal duro |
| Diâmetro externo ou da haste e seu ajuste (m5, n5, g6 ou tolerância apenas positiva) | Ajuste de interferência ou deslizante; retificado em mícrons |
| Comprimento total, diâmetro da cabeça e espessura da cabeça, com tolerâncias | As tolerâncias padrão de comprimento do catálogo são folgadas, a menos que tolerâncias mais restritas sejam solicitadas |
| Tamanho e formato do furo, comprimento da faixa de guia e cone de alívio | A parte ativa do botão |
| Planos para chaveta ou outros recursos de orientação | Necessários para furos perfilados |
| Material estampado, sua espessura e a cadência de golpes | Determina a classe |
| Peça acabada, ou pré-forma com sobremetal para retificação; retificação ou eletroerosão a fio | Altera o tamanho da pré-forma e favorece uma classe resistente à corrosão para EDM |
| Quantidade e se o pedido se repete | Preço e modo de fabricação da peça |
Para pré-formas redondas para punção e botão de matriz, no estado sinterizado ou retificadas, consulte nossa página de pré-formas para punções e matrizes.
Perguntas frequentes
O que significam m5, n5 e g6 em um punção ou botão de matriz?
São classes de tolerância ISO para o diâmetro da haste. m5 e n5 deixam o diâmetro ligeiramente acima do nominal para um ajuste de interferência na placa de matriz; g6 o deixa ligeiramente abaixo do nominal para que um punção móvel possa deslizar. Para uma haste de 4 ou 5 mm no catálogo citado abaixo, m5 é +0.004 a +0.009 mm e n5 é +0.008 a +0.013 mm.
Qual é a diferença entre botões de matriz com retenção de retalho e botões de matriz antientupimento?
Os botões com retenção de retalho mantêm o retalho no botão para que ele não seja puxado de volta com o punção. Os botões antientupimento ajudam o retalho a cair ou a ser extraído, por exemplo, com uma entrada de ar e um dispositivo de vácuo. Os botões com retenção de retalho do catálogo não são recomendados para furos de precisão nem quando a peça estampada é o produto.
As pré-formas de botões de matriz de metal duro podem ser cortadas por eletroerosão a fio?
Sim, a eletroerosão a fio é um método comum para cortar furos perfilados e perfis de punção em metal duro. O ligante de cobalto pode ser lixiviado durante a eletroerosão no dielétrico, portanto informe ao fornecedor que a peça será cortada por eletroerosão; uma classe resistente à corrosão pode ser a melhor escolha.
Vocês fornecem botões de matriz acabados ou apenas pré-formas?
Fornecemos pré-formas redondas para punção e botão de matriz e blocos de metal duro, no estado sinterizado ou retificados, fabricados conforme seu desenho. Envie o desenho e confirmaremos na cotação quais características e tolerâncias estão incluídas.
Fontes
- ISO 8977:2003, Ferramentas para prensagem — Matrizes, página do catálogo ISO (resumo e status)
- MISUMI, botões de matriz de metal duro: tipos, tolerâncias da haste, limites de retenção de retalhos, alívios cônicos
- MISUMI, botões de matriz de metal duro não entupíveis (páginas 585–586 do catálogo, PDF): tolerâncias, alterações, projeto da entrada de ar
- MISUMI, punções-piloto de metal duro: famílias de punções e tolerâncias da haste
- Art Hedrick, Fundamentos de matrizes 101: resolvendo problemas de arraste de retalhos, The Fabricator
- Metal duro em ferramentas e matrizes, The Fabricator: propriedades da classe e o teste de corte de aço inoxidável