Vergelijking van Materiaal voor Metalen Mallen!

Het kiezen van het metaal voor uw matrijs is een van de cruciale eerste beslissingen die van invloed zijn op productie, onderdelenkwaliteit, levensduur van de tool en kosten. De keuze voor het beste materiaal hangt af van kennis over de inherente eigenschappen van diverse materialen en het afstemmen daarvan op de toepassingsvereisten. Laten we nu de belangrijkste concurrenten met elkaar vergelijken.

1. Gereedschapsstaal: De trekpaarden

Eigenschappen: Beroemd om zijn extreme hardheid, opmerkelijke slijtvastheid en goede drukvastheid. Dergelijke eigenschappen worden sterk verbeterd door warmtebehandeling. Ze behouden hun vorm goed onder hoge druk en hitte.
Voordelen: Ongeëvenaarde duurzaamheid op lange termijn bij grote oplagen, geschikt voor abrasieve componenten, ideaal voor ingewikkelde geometrieën bij lange series en hoge precisie-eisen. Veel soorten zijn goed bewerkbaar vóór het aanharden.
Zwaktes: Hogere kosten dan non-ferro, meestal. De thermische geleidbaarheid is matig tot laag en dit kan een geavanceerdere koelkanaalconstructie vereisen. Verminderde taaiheid bij zeer hoge hardheid.
Best geschikt voor: Injectiegietschuiven met hogere productie, spuitgieten (met name kernen en holtes), blaas- en persvormen, en veeleisende stans- en smeedmalen.

2. Aluminiumlegeringen: De koningen van snelheid en geleidbaarheid

Eigenschappen: Veel lichter in vergelijking met staal. Heeft hoge thermische geleidbaarheid (meestal 4-5 keer groter dan gereedschapsstaal) en goede bewerkbaarheid (ook in geharde toestanden). Gereedschapsstaalsoorten hebben lagere slijtvastheid en hardheid.
Sterktes: Vermindert de doorlooptijd en kosten aanzienlijk omdat bewerken en polijsten sneller gaat. Hoe beter de warmteafvoer, des te korter de cyclus tijd en mogelijk betere onderdelenkwaliteit (minder verdraaiing, inkerving). Gemakkelijker te wijzigen en repareren.
Zwaktes: Ze zijn minder hard en kunnen daarom slijten, afslijten en gemakkelijk beschadigd raken – niet geschikt bij zeer schurende materialen of extreme volumes. Dit vermindert de klemkracht en de grootte/complexiteit van het onderdeel in gevallen met lagere sterkte.
Best geschikt voor: Prototyping, productie in lage en middelmatige volumes, onderdelen die een uiterst goede oppervlakteafwerking vereisen, inzetstukken waarbij koeling van het onderdeel complex is, thermoforming, RIM (Reactie Sproeugieten), toepassingen waarbij snelle oplevertijden van gereedschappen belangrijk zijn.

3. Koperlegeringen (Berylliumvrij): De thermische specialisten

Eigenschappen: Hebben de beste warmtegeleidingscapaciteit van alle gangbare malmaterialen (vaak 2-3 keer hoger dan aluminium en 8-10 keer hoger dan gereedschapsstaal). Goede corrosieweerstand en redelijke hardheid (kan worden warmtebehandeld).
Sterke punten: Ongeëvenaarde capaciteiten bij warmteafvoer, zeer nuttig bij het beheersen van problematische hete plekken in mallen. Bevordert veel kortere doorlooptijden en nauwkeurigheid van onderdelen. Goede potentiële oppervlakteafwerking. Aardige krasbestendigheid.
Zwakke punten: Harder en slijtvaster dan gereedschapsstaal vermindert het gebruik in gebieden met hoge slijtage. Veel duurder dan aluminium. Aluminium kan gemakkelijker bewerkbaar zijn. Het heeft een hoge dichtheid.
Beste voor: In wezen als inzetstuk (kernen, matrijsgedetailleerdheden, uitschuifpen) in zones van stalen mallen met hoge eisen aan warmteafvoer, met name bij spuitgieten en bij drukgieten. Essentieel bij moeilijk te koelen geometrieën of warmte-intolerante materialen.

4. Koperlegeringen (Beryllium-vrije alternatieven):

Eigenschappen: Ontworpen om aanzienlijke thermische geleidbaarheid te bieden (tot het niveau van conventioneel koper-beryllium) zonder de gezondheidsrisico's van beryllium. Dergelijke legeringsmetalen zijn koper-nikkel-silicium, koper-chroom-zirkoniumlegeringen.
Voordelen: Uitstekende thermische geleidbaarheid met verhoogde hardheid, sterkte en slijtvastheid in vergelijking met traditionele koperlegeringen met hoog kopergehalte. Minder gevaarlijk bij bewerken en hanteren.
Nadelen: over het algemeen iets lagere thermische geleidbaarheid, die afneemt in vergelijking met zuivere koperlegeringen of koper-beryllium. Het kan duur zijn. De beschikbaarheid van verschillende kwaliteiten kan variëren.
Beste toepassing: Thermische inzetstukken waarbij ook berylliumvrije veiligheid vereist is, en waar een evenwicht nodig is tussen geleidbaarheid, sterkte en slijtvastheid.

5. Premium gereedschapsstaalsoorten (poedermetaaltechniek - PM):

Eigenschappen: Worden geproduceerd via een fijnere en meer uniforme microstructuur die mogelijk is door de geavanceerde poedermetaaltechniek. Dit maakt een hogere hardheid mogelijk, met veel betere taaiheid en aanzienlijk verbeterde slijtvastheid in vergelijking met conventioneel geproduceerd gereedschapsstaal.
Sterke punten: Uitstekend evenwicht tussen hardheid, taaiheid en slijtvastheid. Hoge polijstbaarheid en bestand tegen kerven of barsten, met name bij gedetailleerd werk of bij aanwezigheid van hoge spanningen. Verbeterde isotropie (hetzelfde in alle richtingen).
Zwakke punten: De materiaalkosten zijn het hoogst in vergelijking met de opties. Gehard PM-staal kan trager bewerkt worden en kan speciaal gereedschap vereisen.
Beste voor: Hoge precisie, moeilijk te bewerken mallen gebruikt voor het maken van schurende producten, extreem lange productieruns, mallen met kleine details die gevoelig zijn voor slijtage of brokken, zware kern- en holtebelasting bij spuitgieten.

Belangrijke selectiefactoren:

Productievolume: De hoeveelheid volume is groot en vereist gereedschapsstaal of PM-staal om stand te houden. Klein volume is gunstig voor aluminium.
Onderdeelmateriaal: Glasversterkt, mineralen (scherend) hebben een grote eis aan slijtvastheid (gereedschapsstaal/PM). Hoge warmtegeleidingscapaciteit (koper / aluminium inzetstukken) is voordelig voor temperatuurgevoelige materialen.
Onderdeelgeometrie & Complexiteit: Inzetstukken met hoge geleidbaarheid zijn lastig af te koelen. Er is een hoge polijstbaarheidshardheid (gereedschapsstaal/PM) vereist voor fijne details.
Cyclus tijdseisen: Het maximaliseren van cycli/uur leidt tot het gebruik van materialen met hoge geleidbaarheid (koper/aluminium inzetstukken).
Budget: Aluminium zal de laagste initiële kosten hebben, terwijl PM-staal de hoogste kosten zal hebben. Beslis op basis van de totale bezitkosten (kosten van materiaal, bewerking, levensduur, cycli).

De conclusie:

Als er één ideaal metaal voor matrijzen zou zijn, is het dit zeker niet. Gereedschapsstaal biedt ongekende duurzaamheid op lange termijn. Aluminium heeft het voordeel als het gaat om snelheid (bewerking en koeling) bij prototypen en kleine series. Superster in thermisch beheer als inzetstuk: koperlegeringen (met name berilliumvrij). Hoogwaardige gereedschapsstaalsoorten stellen u in staat om de grenzen te verleggen bij de meest veeleisende toepassingen: precisiegereedschappen met extreme hardheid. Weeg de prioriteiten van uw project zorgvuldig af — met name volume, materiaal, complexiteit en koelvereisten ten opzichte van budget — aan de hand van deze belangrijkste materiaaleigenschappen, om de beste keuze te maken wat betreft matrijslevensduur, onderdeelkwaliteit en productie-efficiëntie.