Избор метала за израду вашег алата је једна од кључних почетних одлука која ће утицати на производњу рада, квалитет делова, трајност алатa и трошкове. Оптималан избор зависи од познавања карактеристика различитих материјала и њиховог усклађивања са захтевима примене. Упоредимо сада главне конкуренте.
1. Алатни челици: Радне конје
Карактеристике: Познати по изузетној чврстоћи, изузетна отпорност на хабање и добар отпор на притисак. Такве особине додатно се побољшавају термичком обрадом. Трајни су по облику под високим притиском и температуром.
Предности: Непревазиђена дуготрајност у раду са великим количинама, одлично функционирају са абразивним компонентама, погодни за сложене геометрије, дуге серије и захтеве високе прецизности. Многи степени имају добру машинску обрадивост пре пуњења тврдоће.
Мане: Виша цена у односу на нелегирана обично. Топлотна проводљивост је умерена до ниска, што може захтевати напреднији дизајн система за хлађење. Смањена жилавост при врло високој чврстоћи.
Најпогодније за: Убацивање у уливање са већом производњом, ливење под притиском (посебно средишта и шупљине), усисно и компресионo обликовање, као и изазовне матрице за клатње и ковање.
2. Легуре алуминијума: Краљеви брзине и проводљивости
Особине: Знатно лакше у поређењу са челиком. Има високу топлотну проводљивост (обично 4-5 пута већу него алатни челик) и лаку обрадивост (укључујући и накалјена стања). Алатни челици имају нижу отпорност на хабање и чврстоћу.
Снаге: Драстично скраћује време и трошкове јер су обрада и полирање бржи. Што је веће расипање топлоте, циклусно време је краће, а можда и квалитет делова бољи (мање изобличења, улегнућа). Лакше је изменити и поправити.
Мане: Они су мање чврсти и стога се могу лако хабити, абразирати и оштетити – нису погодни за врло абразивне материјале или екстремне запремине. Смањује се притисак стегања и величина/сложенист делова у случајевима ниже чврстоће.
Најпогоднији за: Прототипирање, производњу малог и средњег капацитета, компоненте које захтевају изузетно добру обраду површине, уметке где је хлађење делова комплексно, термоформинг, RIM (реакционо убризгавање под притиском), примену код брзих ротација алата.
3. Бакарни легури (без берилљума): Специјалисте за топлотну проводљивост
Особине: Имају најбољу топлотну проводљивост од било ког уобичајеног метала за форме (често 2-3 пута већу од алуминијума и 8-10 пута већу од алатног челика). Добра отпорност на корозију и прилична чврстоћа (могу се термички обрађивати).
Prednosti: Nevjerovatne sposobnosti u odvođenju toplote, veoma korisno kada se pokušava kontrolisati problematična područja pregrevanja u kalupima. Omogućava znatno kraće vremenske periode izrade i veću tačnost delova. Dobar potencijal za kvalitetnu površinsku obradu. Dobro otporan na zalepljivanje.
Mane: Tvrdi i habljivi od alatnih čelika, smanjuje upotrebljivost u područjima sa visokim habanjem. Znatan skuplji od aluminijuma. Aluminijum je možda lakši za obradu. Ima visoku gustinu.
Najbolje za: U suštini kao umetci (jezgra, detalji šupljine, potiskivači) u zonama gde je potrebno veliko odvođenje toplote u čeličnim kalupima, naročito u procesu prešovanja, kao i u livnju pod pritiskom. Od presudnog značaja za obradu geometrija koje su teško hladiti ili materijala koji ne podnose toplotu.
4. Legure bakra (alternativne bez berilijuma):
Osobine: Koncipirane tako da obezbeđuju značajnu termičku provodljivost (dosežući nivo konvencionalnog bakra sa berilijumom), ali bez rizika po zdravlje vezanih za berilijum. Takve legure su bakar-nikal-silicijum, bakar-hrom-cirkonijum legure.
Prednosti: Izuzetna termička provodljivost uz povećanu tvrdoću, čvrstoću i otpornost na habanje u poređenju sa tradicionalnim visokobakarnim legurama. Bezbednije obrada i rukovanje.
Mane: uopšteno nešto niža termička provodljivost, koja je smanjena u odnosu na čiste visokobakarne legure ili bakar-berilijum. Može biti skup. Dostupnost različitih klasa može varirati.
Najbolja upotreba: Termički umetci gde je potrebna bezbednost bez berilijuma, a istovremeno je potreban balans između provodljivosti, čvrstoće i otpornosti na habanje.
5. Premium alatni čelici (metalurgija praha - PM):
Osobine: Proizvedeni su kroz finiju i jednoličniju mikrostrukturu koja se može postići naprednom metodom metalurgije praha. To omogućava veću tvrdoću, znatno poboljšanu žilavost i znatno bolju otpornost na habanje u odnosu na alatne čelike obrađene konvencionalnim metodama.
Prednosti: Izuzetan balans tvrdoće, žilavosti i otpornosti na habanje. Visoka poliranost i otpornost na oštećenja ili pucanje, posebno kod detaljnog rada ili prisustva jakih naprezanja. Poboljšana izotropija (isto u svim pravcima).
Mane: Cena materijala je najviša u odnosu na druge opcije. Kaljeni PM čelik može biti sporiji za obradu i može zahtevati specijalizovanija alatna sredstva.
Najbolje za: Visokoprecizne kalupe koji su teški za obradu, korišćene za proizvodnju abrazivnih proizvoda, izuzetno dugačke serije proizvodnje, kalupe sa malim detaljima sklonim habanju ili lomljenju, jaka jezgra i šupljine u livencima pod pritiskom.
Кључни фактори при избору:
Proizvodni obim: Količina zapremine je velika i zahteva alatni čelik ili PM čelik da izdrži. Mala zapremina pogoduje aluminijumu.
Materijal dela: Sa staklenim vlaknima, minerali (abrazivni) imaju veliki zahtev za otpornošću na habanje (alatni čelik/PM). Visoka provodljivost (bakar / aluminijumski ulozi) pogodna je za materijale osetljive na toplotu.
Geometrija i složenost dela: Уметци са високом проводношћу су компликовани за хлађење. Потребна је висока способност полирanja и тврдоћа (алатни челик/ПМ) за фине детаље.
Захтеви за временом циклуса: Максимизација броја циклуса по часу захтева материјале са високом проводношћу (уметци од бакра/алуминијума).
Буџет: Алуминијум ће имати најниже почетне трошкове, док ће ПМ челик имати највише. Одлучите се за укупне трошкове поседовања (трошкови материјала, обраде, дужине трајања, број циклуса).
Закључак:
Ако би могао да постоји један идеални метал за калуп, то је дефинитивно није. Алатни челици обезбеђују дотадашњу трајност у дужем временском периоду. Алуминијум има предност када је у питању брзина (обрада и хлађење) прототипова и малих серија. Суперзвезда у термичком управљању: бакарне легуре (посебно без берилјума). Највиши класа алатних челика разграњава границе најзахтевнијих примена: прецизни алати са екстремном чврстоћом. Уравнотежите приоритете вашег пројекта, конкретно запремину, материјал, сложеност и захтеве за хлађење у односу на буџет, користећи ове основне карактеристике материјала, како бисте дошли до најбоље одлуке у вези трајности калупа, квалитета делова и ефикасности производње.