Матрицы из карбида вольфрама и стальные матрицы: сравнительный обзор

Что лучше: матрицы из карбида вольфрама или стальные матрицы? Обе эти матрицы часто используются в винтовочных матрицах., штампы для тиснения, штампы для волочения, а также штампы для штамповки или экструзии. Это зависит от нескольких факторов, таких как стоимость, простота обработки, износостойкость, долговечность и устойчивость к высоким температурам и коррозии.

Понимание штампов и пресс-форм

Обычно "штампами" называют штамповочные формы, используемые для штамповки или формовки металла, достигаемой с помощью таких процессов, как прессование, штамповка или экструзия. "Формы", с другой стороны, относятся к формовке пластмасс и т. д. Для обработки металла используются как штампы из карбида вольфрама, так и стальные штампы.

Сравнение материалов

Особенности материала

Сталь и карбид вольфрама являются распространенными материалами для изготовления пресс-форм, которые широко применяются в области производства пресс-форм. Так какой из них лучше: сталь для штампов или карбид вольфрама? Давайте сравним их с точки зрения характеристик материала, механических свойств, износостойкости, обрабатываемости и стоимости.

Штампованная сталь

Штамповая сталь - это вид стали, обладающий превосходными механическими свойствами и износостойкостью.

• Высокая твердость и прочность: Штамповая сталь обладает высокой твердостью, прочностью и вязкостью, что позволяет удовлетворить требования к высокой прочности и износостойкости при эксплуатации пресс-формы.
• Термообработка: Он обладает хорошими свойствами термообработки для повышения твердости и износостойкости.
• Отличная обрабатываемость: Позволяет легко резать и формовать.

Штамп из карбида вольфрама

Карбид вольфрама - это высокотвердый, высокопрочный легированный материал, состоящий в основном из вольфрама и других легирующих элементов.

• Экстремальная твердость: Обладает чрезвычайно высокой твердостью и износостойкостью, подходит для работы с пресс-формами.
• Устойчивость к высоким температурам: Сохраняет хорошую твердость и прочность при высоких температурах.
• Устойчивость к коррозии: Способны противостоять агрессивным средам.

Механические свойства

С точки зрения механических свойств, как штамповая сталь, так и карбид вольфрама обладают высокой твердостью и прочностью, что отвечает требованиям высокой прочности при работе с пресс-формами. Однако твердость и прочность карбида вольфрама выше, что делает его более подходящим для применений, требующих таких характеристик.

Износостойкость

Как сталь для штампов, так и карбид вольфрама обладают превосходными износостойкими свойствами. Однако, износостойкость карбида вольфрама превосходит по своим характеристикам сталь для штампов, что делает его более подходящим для применения в условиях высокой износостойкости.

Обрабатываемость

Сталь для штамповки:

Благодаря хорошей обрабатываемости резка и формовка материала не представляют особых сложностей. Обработка может осуществляться на стандартных фрезерных станках с ЧПУ, токарных станках и станках для электроэрозионной резки по проволоке. Для этого достаточно стандартных твердосплавных концевых фрез, а параметры обработки легко настраиваются.

Карбид вольфрама:

Относительно низкая обрабатываемость, требующая применения специальных методов и оборудования. Насколько существенна эта разница? Вот несколько практических примеров:

• Обработка электрическим разрядом (EDM): Обработка карбида вольфрама для одной и той же полости занимает примерно в четыре раза больше времени, чем обработка штамповой стали. Износ электрода также выше, что приводит к значительно большему расходу медных электродов.
• Шлифование: Обычные шлифовальные круги из оксида алюминия не позволяют эффективно шлифовать карбид вольфрама. Необходимо использовать алмазные шлифовальные круги или круги из кубического нитрида бора (CBN). Алмазный шлифовальный круг стоит в пять–десять раз дороже обычного и требует более частого правки.
• Проволочный электроэрозионный станок: Скорость резки методом электроэрозионной резки (ЭЭР) карбида вольфрама составляет примерно от одной трети до одной четверти скорости резки штамповой стали. Расход молибденовой или медной проволоки также соответственно увеличивается.
• Токарная и фрезерная обработка: Можно использовать только режущие инструменты из ПКД (поликристаллического алмаза) или КБН. Необходимо значительно уменьшить как скорость подачи, так и глубину резания; в противном случае режущие инструменты могут получить сколы или сломаться.

Проще говоря, изготовление форм из карбида вольфрама требует более длительных сроков обработки, более дорогих расходных материалов и наличия высококвалифицированных операторов станков. Когда частые изменения в конструкции требуют неоднократной доработки форм, затраты и сроки, связанные с доработкой форм из карбида вольфрама, могут стать серьезной проблемой.

Соображения по поводу стоимости

Как стоимость материала, так и затраты на механическую обработку штамповой стали значительно ниже, чем у карбида вольфрама. В этом нет никаких сомнений. Однако с 2025 года разница в цене между этими двумя материалами еще больше увеличилась.

Сравнение затрат на материалы

• Обычная сталь для штампов, такая как Cr12MoV и SKD11: как правило, несколько десятков юаней за килограмм по весу
• Заготовки из карбида вольфрама: от нескольких сотен до нескольких тысяч юаней за килограмм; за последние два года цены значительно колебались

Фактическое влияние роста цен на вольфрамовое сырье в 2025–2026 годах

В апреле 2025 года Китай ввёл более строгий контроль над общими производственными квотами на добычу вольфрамового концентрата и усилил меры по пресечению деятельности нелицензированных мелких горнодобывающих предприятий, что привело к значительному сокращению объёмов добычи сырья на начальных этапах производственной цепочки. Начиная с третьего квартала 2025 года цены на вольфрамовый порошок и порошок карбида вольфрама начали расти. После вступления в силу 6 января 2026 года мер экспортного контроля в отношении товаров, связанных с вольфрамом, цены вновь резко выросли.

Данные о ценах приведены ниже:

Хотя цена снизилась примерно на 60% по сравнению с пиковым значением, текущая цена по-прежнему более чем в три раза превышает уровень, наблюдавшийся до начала нынешнего цикла роста цен. Это означает, что себестоимость сырья для изготовления форм из карбида вольфрама выросла в несколько раз по сравнению с показателями двухлетней давности, и в краткосрочной перспективе возвращение к прежним ценовым уровням маловероятно.

Практические рекомендации

• Для крупносерийного производства, где требуется чрезвычайно длительный срок службы пресс-форм — например, более одного миллиона циклов, — удельная стоимость одной детали, изготовленной с использованием пресс-форм из карбида вольфрама, по-прежнему может быть экономически выгодной. Рост цен можно компенсировать за счет исключительно длительного срока службы таких пресс-форм.
• Для мелко- и среднесерийного производства, где срок службы пресс-формы составляет от десятков тысяч до нескольких сотен тысяч циклов, штамповая сталь — особенно быстрорежущие стали, полученные методом порошковой металлургии, такие как ASP-23 и HAP40, — обеспечивает более значительное соотношение «цена-качество» в текущих рыночных условиях.

Заключение

В заключение следует отметить, что и штамповая сталь, и карбид вольфрама имеют свои преимущества и соответствующие области применения. При выборе материалов учитывайте конкретные требования к пресс-форме. Если требуется высокая твердость, прочность и износостойкость, карбид вольфрама может быть правильным выбором. Если стоимость имеет решающее значение, лучшим вариантом может стать штамповая сталь. Кроме того, в зависимости от конкретной ситуации можно выбрать и другие подходящие материалы для пресс-форм.