Твердосплавные фильеры стали незаменимыми в производстве пресс-форм для металлических крепёжных изделий, особенно болтов, шпилек, винтов и гаек. Эти фильеры изготавливаются из карбида вольфрама — твёрдого и плотного металлического сплава, известного своими исключительными механическими свойствами. Применение карбид-вольфрамовых фильеров обеспечивает ряд существенных преимуществ, которые повышают как качество производимых крепёжных изделий, так и общую эффективность производственных процессов.
В данной статье описываются основные преимущества использования штампов из карбида вольфрама при производстве крепежных изделий, а также объясняется, почему они так широко используются в высокоточных и крупносерийных промышленных условиях.
1. Исключительная твердость и износостойкость
Одно из самых выдающихся преимуществ фильеры из карбида вольфрама является их высочайшая твёрдость. По шкале Мооса карбид вольфрама имеет твёрдость около 9, что делает его одним из самых твёрдых материалов после алмаза. Это свойство обеспечивает исключительную износостойкость, особенно при высокоскоростной холодной высадке и формовке, когда стандартные инструментальные стали могут быстро разрушаться.
При производстве крепёжных изделий штампы подвергаются огромным сжимающим нагрузкам и многократным ударам. Прочность карбида вольфрама обеспечивает сохранение размеров штампа в течение длительного срока службы. Это снижает износ и деформацию инструмента даже при обработке твёрдых материалов, таких как нержавеющая сталь, легированная сталь и титан.
2. Увеличенный срок службы инструмента
Твёрдость и износостойкость карбида вольфрама напрямую влияют на срок службы инструмента. По сравнению с традиционными стальными фильерами, фильеры из карбида вольфрама могут служить до 10 раз дольше, в зависимости от области применения и условий эксплуатации. Этот более длительный срок службы даёт ряд практических преимуществ:
- Сокращение времени простоя за счет менее частой замены штампов.
- Снижение затрат на оснастку с течением времени, несмотря на более высокие первоначальные инвестиции.
- Повышение стабильности производства за счет стабильной работы штампа на большем количестве деталей.
Увеличенный срок службы матриц из карбида вольфрама особенно выгоден в условиях крупносерийного производства, где стабильность и долговечность инструмента имеют решающее значение.
3. Высокая прочность на сжатие и ударная вязкость
Карбид вольфрама обладает высокой прочностью на сжатие, обычно превышающей 600 000 фунтов на кв. дюйм. Это позволяет ему выдерживать значительные нагрузки, возникающие при холодной высадке, накатке резьбы и экструзии, характерных для производства крепежа.
Хотя карбид вольфрама, как правило, более хрупкий, чем инструментальные стали, современные связующие материалы (с использованием кобальта или никеля) и передовые методы спекания значительно повысили его прочность. Это гарантирует, что волоки из карбида вольфрама устойчивы к сколам и трещинам при прерывистых нагрузках, которые часто встречаются при многопозиционной холодной штамповке.
4. Точность и стабильность размеров
При производстве крепежных изделий соблюдение жестких допусков размеров критически важно для контроля качества и производительности последующей сборки. Формы из карбида вольфрама обеспечивают превосходную размерную стабильность даже при длительном воздействии тепла и давления.
Благодаря низкому тепловому расширению и минимальному износу карбид вольфрама обеспечивает стабильность размеров полости пресс-формы при крупносерийном производстве. Это способствует:
- Равномерные профили резьбы и формы головки.
- Минимальные отклонения в диаметре или длине крепежа.
- Снижение необходимости в доработке или сортировке.
Такая точность имеет жизненно важное значение в таких отраслях, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и строительство, где надежность и посадка крепежных деталей не подлежат обсуждению.
5. Экономическая эффективность при массовом производстве
Хотя изначально твердосплавные фильеры стоят дороже по сравнению со стандартными инструментальными сталями, их длительный срок службы, меньшие потребности в техническом обслуживании и превосходные эксплуатационные характеристики на высокоскоростных станках делают их весьма экономически эффективными с течением времени.
На заводах по производству крепежа, работающих круглосуточно, отказ штампов или частая их замена могут нарушить производственный процесс и привести к увеличению затрат. Используя штампы из карбида вольфрама, производители могут поддерживать более длительный цикл производства с меньшим вмешательством, что приводит к:
- Более низкая стоимость детали.
- Более высокая загрузка оборудования.
- Меньше остановок линии и увеличение производительности.
Благодаря этому они идеально подходят для линий массового производства, особенно при изготовлении высокопроизводительных или специальных крепежных деталей.
6. Совместимость с поверхностными обработками и покрытиями
Фильеры из карбида вольфрама могут быть дополнительно усовершенствованы с помощью покрытий, таких как нитрид титана (TiN), карбонитрид титана (TiCN) или алмазоподобный углерод (DLC). Эти покрытия могут снизить трение, улучшить смазывающую способность и дополнительно повысить износостойкость.
При формовке крепежных деталей, где возможно заедание или адгезия, такая обработка поверхности помогает продлить срок службы штампа и обеспечить плавное течение металла, особенно при формовке алюминия, меди и нержавеющей стали. Сочетание прочности карбида вольфрама и современных покрытий делает его универсальным инструментом.
7. Преимущества для окружающей среды и устойчивого развития
С точки зрения устойчивого развития, более долговечная оснастка означает сокращение затрат на замену штампов и уменьшение количества брака, возникающего из-за дефектов, связанных с оснасткой. Кроме того, увеличение срока службы инструмента снижает энергозатраты и трудозатраты на частое обслуживание и регулировку.
Многие производители переходят на методы «зеленого производства», и использование высокоэффективного, долговечного инструмента из карбида вольфрама соответствует этой тенденции, снижая воздействие процесса производства крепежных изделий на окружающую среду.
Заключение
Плашки из карбида вольфрама обладают привлекательным сочетанием прочности, износостойкости, точности и экономичности, что делает их идеальным решением для производства крепежа. Хотя их первоначальная стоимость выше, чем у обычных плашек, их долгосрочные преимущества, включая увеличенный срок службы, улучшенное качество продукции и снижение общих эксплуатационных расходов, значительно перевешивают инвестиции.
Для производителей, стремящихся к достижению высокой производительности, стабильного качества и эксплуатационной надежности при формовании болтов, шпилек, винтов и гаек, фильеры из карбида вольфрама — это не просто вариант, а стратегическая необходимость.