Stanzwerkzeug. Stanzwerkzeuge werden bekanntlich ausser ordentlich hohen Beanspruchungen ausgesetzt, die sich in erster Linie als Verschleiss aus wirken. Hinzu kommt aber noch, je nach der Wirkungsweise der verwendeten Presse, eine verhältnismässig hohe Schlagwirkung, vor nehmlich beim endgültigen Abtrennen der aus gestanzten Werkstücke aus dem Ausgangs werkstück. Besonders hoch sind die Beanspru chungen beim Verarbeiten von Werkstücken aus hochschmelzenden Werkstoffen, z. B. Wolf ram, Molybdän und dergleichen, sowie Legie rungen aus diesen Werkstoffen.
Wolfram bleche werden beispielsweise durch Stanzen zu Ronden verarbeitet. Die Stanzarbeit kann da bei nur bei Rotglut, das heisst also bei Tem peraturen zwischen 800 und l.000 , vorgenom men werden, so dass ein ausserordentlich hoher Werkzeugverschleiss auftritt.
Zur Herstellung der Stanzstempel und der Stanzmatrizen für derartige Beanspruchungen werden bisher hochlegierte Wolframschnell- arbeitsstähle oder auch hochchromlegierte Stähle verwendet. Diese Stähle weisen im ge härteten Zustand hohe Härte und damit. Ver schleissfestigkeit auf und besitzen anderseits eine genügend hohe Zähigkeit zur Aufnahme der schlagartigen Beanspruchungen, die beim Stanzvorgang eintreten.
Der gesamte Matri- zenblock und der gesamte Stempel sind aus einem solchen Werkstoff hergestellt, da nur so eine Gewähr dafür vorhanden ist, dass die Beanspruchungen ertragen werden und die höchstmögliche Standzeit der Werkzeuge er reicht wird. Trotzdem. befriedigen die tatsäcll-. lieh erzielten Standzeiten vom wirtschaftlichen Standpunkt aus nur wenig. Schon nasch weni gen Stanzungen ist der Stempel stark ver schlissen.
Er bekommt Riefen, nimmt im -Durchmesser ab, die untere Kante stumpft rasch, und zwischen Matrizenöffnung und Stempel wird das Spiel stets grösser, mit. der Folge, dass die Werkstücke beim Stanzen nicht mehr abgeschert, sondern mehr oder weniger abgerissen werden. Beim Stanzen von Ronden aus Wolframblech beispielsweise führt dies dazu, da.ss ihre Oberflächen nicht mehr plan sind und keine scharfen Kanten mehr erzielt werden.
Die Ronde ist mehr oder weniger :stark bombiert und die Kanten sind ausgerissen und unscharf und schliesslich entstehen auch Risse im gesamten Rondenkörper. Mit einem Stanzwerkzeug, dessen Stempel und Matrize aus einem 18%igen Wolframstahl mit etwa 4 % Chrom und 1 % Vanadin besteht,
können bei sorgfältiger Arbeit nur etwa 60 bis<B>80</B> Ronden von 10 bis 25 mm Durchmesser aus 2 bis 4 mm starkem Wolframblech ausgestanzt werden, wenn eine einwandfreie Beschaffen heit der Erzeugnisse gewährleistet sein soll. Schon die letzten Ronden einer Serie von 60 bis 80 Stück weisen nicht mehr die Masshaltig keit auf, die bei :den ersten Ronden erzielt wird, und. bei Anfertigung einer grösseren Serie, von mehr als etwa 80 Stück, müssten die letzten Ronden aus den oben angeführten Gründen überhaupt weggeworfen werden.
Diese Tatsachen sind bisher als unabänderlich feststehend hingenommen worden.
An die Verwendung von Hartmetall zur Herstellung derartiger Stanzwerkzeuge ist bis her nicht gedacht worden, Lind zwar aus der Überlegung heraus, dass Hartmetall sehlag- artigen Beanspruchungen, insbesondere an den Schneidkanten, nach geltender Auffassung nicht gewachsen sei, obwohl eine gewisse Wahr scheinlichkeit dafür bestand, dass die reinen Verschleissbeanspruchungen in einem Stanz werkzeug von Hartmetall würden ertragen werden können.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass es möglich ist, Stanzwerkzeuge für hohe Beanspruchungen, insbesondere zur Verarbei tung von Werkstücken aus hochschmelzenden Werkstoffen, wie Vrolfram und Mdlybdän, unter Verwendung von Hartmetall herzustel len.
Gemäss der Erfindung wird ein Stanz werkzeug vorgeschlagen, bei dem sowohl der Matrizen- wie auch der Stempelkörper aus Kohlenstoffstahl hergestellt und mit Hart- metall aus Wolframkarbid, 10 bis 20 % Kobalt und einem Rest von höchstens<B>3%,</B> der min- destens aus einem andern Karbid besteht, ar miert sind.
Es kann urlegierter oder mit Wolf ramkarbid legierter Kohlenstoffstahl verwen det und in der Hartmetallarmierung minde stens ein Karbid der Metalle Titan, Vanadin, 1\Tiob, Tantal, Zirkon, Molybdän in Mengen bis zu 3 % enthalten sein. So hat sich z.
B. ein Stanzwerkzeug, dessen Hartmetallarmierung aus 13 % Kobalt, 2 % Titankarbid, Rest Wolf- ramkarbid besteht, besonders bewährt.
Iii der Zeichnung sind einige beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung dar gestellt. Abb.1 zeigt in teilweisem Schnitt bzw. Ansicht einen Pressstempel zum Stanzen von. Ronden, die Abb.2 die Hartmetallarmierung und die Abb. 3 eine Einzelheit der Herstelhmg des Stempels. Der Stempelkörper 1 des Stem pels besteht aus einem Kohlenstoffstahl mit z.
B. 0,55 bis 0,65 % Kohlenstoff. Am vordern Ende des Stempelkörpers ist zu seiner Armierung der Hartmetallring 2 aufgelötet.. Der Hartmetallring hat die Form, wie in Abb. 2 dargestellt. ist, bei welcher die vordere Kante der Innen wandung, wie bei 3 angedeutet, abgeschrägt ist.
Der zur Aufnahme des Ringes entspre chend abgesetzte Teil des Stempelkörpers 1 wird, wie aus Abb. 3 ersichtlich, so lang aus gebildet, dass er mit seinem Ende 4 aus de.a aufgesetzten Ring 2 vorsteht. Nachdem dass Löten beendet ist, wird das leicht überstehende Ende 4 des Stempelkörpers in die Abschrä- gung 3 durch -leichte Hammerschläge hinein gestaucht.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Lötfuge von den Kräften entlastet ist, die auftreten, wenn der Stempel nach beende tem Stanzvorgang aus dem gestanzten Blech herausgezogen wird. Es ergeben sich sonst in dieser Arbeitsphase starke Beanspruchungen in der Lötfuge, weil das Blech um den Stem pel herum infolge der Abkühlung fest schrumpft.
In Abb.4 ist ein weiterer Pressstenipel dargestellt. Der Stempelkörper 1 besteht auch . hier aus einem urlegierten Kohlenstoffstahl mit z. B. 0,55 bis 0,65 % Kohlenstoff. Das un tere Ende des Schaftes trägt einen Hartmetall bolzen 5 als Armierung des Stempelkörpers. Dieser Bolzen ist mittels eines Zapfens 6 in den Schaft eingesetzt und verlötet. Auch diese Verbindung hält den Abreisskräften stand, die beim Herausziehen. des Stempels aus dem gestanzten Werkstoff auftreten.
Stempel gemäss Abb. 1 und 4 arbeiten zu- ; summen mit Matrizen gemäss Abb.5. Der Matrizenkörper 7 besteht ebenfalls aus dem bereits erwähnten Kohlenstoffstahl. An der Matrizenöffnimg ist ein Hartmetallming 8 als Armierung in den Matrizenkörper eingesetzt., Die Befestigung des Ringes erfolgt vorzugs weise dadurch, dass er warm eingeschrumpft Wird.
Zu diesem Zweck wird der Matrizen- körper 7 auf etwa 400 bis 500 erwärmt. Das Einschriuupfen hat den Vorteil, dass dem Hartmetallring eine gleichmässige Vorspan- nimg gegeben wird, die ihn dazu instandsetzt, die Druckbeanspruchungen, die beim Stanzen auftreten, aufzunehmen. Es kann aber auch so vorgegangen werden, dass der Ring 8 ein gelötet wird.
Die Arniierungsteile 2 (Abb. 1), 5 (Abb. 4;1 und 8 (Abb.5) bestehen jeweils aus Hart metall einer Zusammensetzung von Wolfram- karbid, 10 bis 20% Kobalt und einem Rest von höchstens 3%, der aus Titan-, Vanadium-, Niob-, Tantal-, Zirkon- oder Molybdänkarbid oder zweier oder mehrerer dieser Karbide be stehen kann.
Als besonders zweckmässig hat es sieh er wiesen, den Stempelquarschnitt und die Matri- zenöffnung nicht so aufeinander abzuistimmen. dass sie saugend ineinanderpassen, sondern dass zwischen Stempel und Matrizenöffnung ein Spiel von 0,15 bis 0,30 mm besteht. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich der Stempel in dein Blech, aus dem die Werk stücke aasgestanzt werden, festklemmt.
Wird ein solches Spiel zwischen Stempel und Matri- zenöffnung nicht eingehalten, so ergeben sich unter Umständen sehr starke Abreisskräfte, wenn der Stempel nach beendetem Stanzvor- gang aus dem Blech wieder herausgezogen wird. Dies gilt besonders dann, wenn, wie bei spielsweise beim Verarbeiten von Wolfram, das Stanzmaterial zum Stanzen erhitzt wird.
Bemerkenswert. ist, dass die Werkstücke, bei spielsweise Ronden, genalt mit dem Mass der Matrizenöffnung anfallen, obwohl der Stempel ein geringeres Mass ausweist. Es ist daher mÖg- lich, trotz Anwendung des als vorteilhaft er kannten Spiels zwischen Stempel und Matri- zenöffnuhl1 genau masshaltige Werkstücke zu erzeugen.
Abgesehen von den Vorteilen, die sich bei Verwendung des beschriebenen Stanzwerkzeii- ges für das Erzeugnis ergeben, wird noch eine erhebliche Werkstoffersparnis erzielt. Wäh rend bisher der gesamte Stempel und der ge samte Matrizenbloek aus einem hochlegierten Werkzeugstahl hergestellt werden mussten, ge nügt nunmehr eine verhältnismässig geringe Menge an hochwertigem Hartmetall für beide Teile.
Nimmt man beispielsweise an, dass bis her ein 1.0 % iger Wolframstahl verwendet wer den musste, so wurden für die Herstellung eines Werkzeuges bestimmter Abmessung 1 kg Werkzeugstahl mit etwa 100 g Wolfram be nötigt. Bei der Herstellung eines entsprechen- den Werkzeuges in der oben beschriebenen Ausführung wird nur 60g Hartmetall be nötigt., das zu etwa 80 % aus Wolfram besteht.
Mit einem Werkzeug, das mit Schnell drehstalil armiert ist, können bis zu 150 Ron- den einer Abmessung hergestellt werden. Es kann dann die Matrize ausgeschliffen werden, worauf noch einmal etwa 500 bis 600 Ronden mit. jeweils grösserem Durchmesser hergestellt werden können. Mit einem mit Hartmetall armierten Werkzeug, wie beschrieben, dagegen lassen sich über 5000 Stanzungen durchfüh ren, ohne da.ss das Werkzeug auch nur einmal nachgearbeitet zu werden braucht.
Hinzu kommt noch, dass beim Zubruchgehen des hartmetallarmierten Werkzeuges das Hart metall wiedergewonnen und erneut zu Hart metallwerkzeugen verarbeitet werden kann, was bei Schnelldrehstahlwerkzeugen nicht ohne weiteres möglich ist.
Punching tool. It is well known that punching tools are exposed to extremely high loads, which primarily act as wear and tear. In addition, however, depending on the mode of operation of the press used, there is a relatively high impact effect, especially during the final separation of the punched workpieces from the initial workpiece. The demands are particularly high when processing workpieces made of high-melting materials, e.g. B. Wolf ram, molybdenum and the like, as well as alloys made of these materials.
Tungsten sheets are processed into circular blanks by punching, for example. The punching work can only be carried out in red heat, i.e. at temperatures between 800 and 1,000, so that extremely high tool wear occurs.
High-alloy tungsten high-speed steels or high-chromium-alloyed steels have hitherto been used to produce the punches and the punch dies for such loads. In the hardened state, these steels are very hard and therefore. Ver wear resistance and on the other hand have a sufficiently high toughness to absorb the sudden loads that occur during the punching process.
The entire die block and the entire punch are made from such a material, as this is the only way to guarantee that the loads will be withstood and the longest possible tool life will be achieved. Nevertheless. satisfy the factual. lent achieved service life from an economic point of view only little. After just a few punchings, the stamp is badly worn out.
It gets grooves, its diameter decreases, the lower edge quickly blunts, and the clearance between the die opening and the punch increases with it. the consequence that the workpieces are no longer sheared off during punching, but more or less torn off. When punching round blanks from tungsten sheet, for example, this means that their surfaces are no longer flat and sharp edges are no longer achieved.
The round blank is more or less: strongly cambered and the edges are torn out and blurred and finally cracks appear in the entire round blank body. With a punching tool, the punch and die of which is made of an 18% tungsten steel with about 4% chromium and 1% vanadium,
With careful work, only about 60 to <B> 80 </B> round blanks with a diameter of 10 to 25 mm can be punched out of 2 to 4 mm thick tungsten sheet metal if a perfect quality of the products is to be guaranteed. Even the last round blanks in a series of 60 to 80 pieces no longer have the dimensional accuracy that is achieved with: the first round blanks, and. when producing a larger series of more than about 80 pieces, the last round blanks would have to be thrown away for the reasons given above.
These facts have hitherto been accepted as unalterably established.
The use of hard metal for the production of such punching tools has not yet been thought of, although based on the consideration that hard metal, according to the prevailing opinion, could not cope with blow-like loads, especially on the cutting edges, although there was a certain probability that that the pure wear and tear in a punching tool made of hard metal can be endured.
Surprisingly, it has now been found that it is possible to use punching tools for high loads, in particular for processing workpieces made of high-melting materials, such as Vrolfram and Mdlybdän, using hard metal.
According to the invention, a punching tool is proposed in which both the die body and the punch body are made of carbon steel and with hard metal made of tungsten carbide, 10 to 20% cobalt and a remainder of at most <B> 3%. </B> which consists of at least one other carbide are reinforced.
Unalloyed carbon steel or carbon steel alloyed with tungsten carbide can be used and the hard metal reinforcement contains at least one carbide of the metals titanium, vanadium, tiobium, tantalum, zirconium and molybdenum in quantities of up to 3%. So has z.
For example, a punching tool whose hard metal reinforcement consists of 13% cobalt, 2% titanium carbide, the remainder tungsten carbide, has proven particularly successful.
III of the drawing are some exemplary embodiments of the invention is presented. Fig.1 shows a partial section or view of a press die for punching. Round blanks, Fig.2 the hard metal reinforcement and Fig. 3 a detail of the manufacture of the stamp. The stamp body 1 of the Stem pels consists of a carbon steel with z.
B. 0.55 to 0.65% carbon. The hard metal ring 2 is soldered to the front end of the punch body to reinforce it. The hard metal ring has the shape as shown in FIG. is, in which the front edge of the inner wall, as indicated at 3, is beveled.
As can be seen from Fig. 3, the part of the stamp body 1 that is set off accordingly to accommodate the ring is formed so long that it protrudes with its end 4 from the attached ring 2. After the soldering is finished, the slightly protruding end 4 of the stamp body is compressed into the bevel 3 by light hammer blows.
This ensures that the solder joint is relieved of the forces that occur when the punch is pulled out of the punched sheet metal after the punching process has ended. Otherwise, during this phase of work, the solder joint is subject to severe stress because the sheet metal around the stem shrinks tightly as a result of the cooling.
Another press stump is shown in Figure 4. The stamp body 1 also exists. here from a uralloyed carbon steel with z. B. 0.55 to 0.65% carbon. The un lower end of the shaft carries a hard metal bolt 5 as a reinforcement of the punch body. This bolt is inserted and soldered into the shaft by means of a pin 6. This connection also withstands the tear-off forces that occur when pulling out. of the stamp from the punched material occur.
Stamp according to Fig. 1 and 4 are working; Sum with matrices according to Figure 5. The die body 7 also consists of the aforementioned carbon steel. At the Matrizenöffnimg a hard metal ring 8 is used as a reinforcement in the die body. The attachment of the ring is preferably done in that it is heat shrunk.
For this purpose, the die body 7 is heated to about 400 to 500. Scratching has the advantage that the hard metal ring is given a uniform preload which enables it to absorb the compressive stresses that occur during punching. However, the procedure can also be such that the ring 8 is soldered on.
The fittings 2 (Fig. 1), 5 (Fig. 4; 1 and 8 (Fig. 5) each consist of hard metal with a composition of tungsten carbide, 10 to 20% cobalt and a remainder of at most 3%, which consists of Titanium, vanadium, niobium, tantalum, zirconium or molybdenum carbide or two or more of these carbides can be available.
It has been shown to be particularly expedient not to match the punch cross-section and the die opening to one another. that they fit together sucking, but that there is a play of 0.15 to 0.30 mm between the punch and die opening. This prevents the punch from jamming in the sheet metal from which the work pieces are punched.
If such a play between the punch and the die opening is not maintained, then under certain circumstances very strong tear-off forces result when the punch is pulled out of the sheet metal again after the punching process has ended. This is especially true when, for example, when processing tungsten, the punching material is heated for punching.
Remarkable. is that the workpieces, for example round blanks, are usually produced with the same size as the die opening, although the punch shows a smaller size. It is therefore possible, in spite of the use of the play between the punch and the die opening 1, which is known to be advantageous, to produce workpieces of exact size.
Apart from the advantages that result when using the punching tool described for the product, a considerable saving in material is achieved. Whereas previously the entire punch and die block had to be made from a high-alloy tool steel, a relatively small amount of high-quality carbide is now sufficient for both parts.
If one assumes, for example, that up to now a 1.0% tungsten steel had to be used, then 1 kg of tool steel with about 100 g of tungsten were required to manufacture a tool of certain dimensions. When producing a corresponding tool in the design described above, only 60 g of hard metal are required, of which about 80% consists of tungsten.
With a tool that is reinforced with Schnelldrehstalil, up to 150 round blanks of one dimension can be produced. The die can then be ground out, whereupon another 500 to 600 round blanks are added. each larger diameter can be produced. With a tool reinforced with carbide, as described, on the other hand, over 5000 punchings can be performed without the tool needing to be reworked even once.
In addition, if the hard metal armored tool breaks, the hard metal can be recovered and reprocessed into hard metal tools, which is not easily possible with high-speed steel tools.