2.5 Выбрать и обосновать марку инструментального материала для изготовления матрицы.

Рабочие детали штампов (матрицы и пуансона) подвергаются ударной нагрузке с сильной концентрацией напряжений на рабочих кромках или на рабочей поверхности. Поэтому к материалу пуансонов и матрицы предъявляются требования высокой или повышенной твердости и износоустойчивости при наличии достаточной вязкости.

Стали, применяемые для изготовления рабочих частей штампов холодной штамповки, делятся на следующие группы:

Углеродистые, инструментальные стали небольшой прокаливаемости (диаметр до 25 мм): У8А, У10А, У8,У10.
Легированные стали повышенной прокаливаемости (диаметр до 40 – 50 мм): Х(ШХ15), Х09(ШХ9), 9Х,9ХС, 9ХФ, ХВГ, 9ХВГ, ХГСВФ.
Высокохромистые стали высокой прокаливаемости (диаметр до 80 мм): высокой износоустойчивости, малодеформируемые при закалке : Х12Ф1, Х12Ф, Х12М, Х12, Х6ВФ, ХГ3СВФ.
Легированные стали повышенной вязкости (при твердости HRC 56 - 58): 4ХС, 6ХС, 4ХВ2С, 5ХВ2С, 5ХВГ.

Для изготовления вытяжных матриц рекомендуется выбирать У10А, Х12, ВК8,модифицированный чугун, МСЧ32- 52. Высокохромистые стали обладают высокой прокаливаемостью и закаливаемостью, что позволяет использовать их для штампов больших сечений и применить закалку с умеренным охлаждением, что уменьшает деформацию изделия.

Высокохромитстые износоустойчивые стали имеют некоторые различия по механическим свойствам после закалки. Сталь Х12Ф1 несколько пластичнее сталей Х12Ф и Х12М. но сталь Х12М имеет несколько более высокую твердость и большую износоустойчивость. Сталь Х12 при высокой твердости обладает несколько меньшей вязкостью и применяется для штампов простой формы, которые работают без значительных ударных нагрузок, но от которых требуется повышенная износоустойчивость.

Для вытяжных штампов рекомендуется применять стали Х12, Х12Ф1 с азотированием поверхности при твердости наружного слоя HRC 68 – 69 и твердости закаленного подслоя HRC 58. Стали этой группы подвергаются закалке, с нагревом до высоких температур (Х12М, Х12Ф,Х12 : 1020 – 1040 С ; Х12Ф1 : 1070 – 1090 С) и низкому отпуску (150 – 170 С). Твердость HRC 61 – 63.

Согласно приведенным выше рекомендациям выбираем для изготовления матрицы сталь марки Х12.

Определение размеров исходной заготовки

Диаметр заготовки определяют из условия равенства площадей:

, где - площадь поверхности заготовки, мм, - площадь поверхности детали, мм, - диаметр заготовки, мм.

Отсюда:

При расчете действительного диаметра заготовки учитывают, что край вытянутого изделия имеет волнообразный профиль (фестоны), который надо удалить.

Диаметр заготовки можно определить аналитическим, графическим и графоаналитическим методами. При расчете по аналитическому методу поверхность детали определяют как сумму поверхностей составляющих ее простых геометрических фигур. Расчет ведется по срединной поверхности детали.

Для детали без фланца: