Damgalama kalıplarında, başta karbon çeliği, alaşımlı çelik, dökme demir, dökme çelik, semente karbür, düşük-erime-noktalı alaşımlar, çinko{-bazlı alaşımlar, alüminyum bronz, sentetik reçineler, poliüretan kauçuk, plastik ve lamine huş ağacı kontrplak dahil olmak üzere çeşitli metalik ve{0}metalik olmayan malzemeler kullanılır. Kalıp imalatında kullanılan malzemeler, yüksek sertlik, yüksek mukavemet, yüksek aşınma direnci, uygun tokluk, yüksek sertleşebilirlik ve ısıl işlem sırasında minimum veya hiç deformasyon olmamasının yanı sıra su verme sırasında çatlamaya karşı direnç gerektirir. Öncelikle damgalama kalıplarında kullanılan malzeme türlerini anlayalım. Damgalama kalıplarının imalatında kullanılan malzemeler arasında çelik, semente karbür, çelik-bağlı semente karbür, çinko-bazlı alaşımlar, düşük-erime noktalı-alaşımlar, alüminyum bronz ve polimer malzemeler yer alır. Şu anda çelik, damgalama kalıbı imalatında kullanılan ana malzemedir. Kalıpta çalışan parçalar için yaygın olarak kullanılan malzemeler şunlardır: karbon takım çeliği, düşük-alaşımlı takım çeliği, yüksek-karbonlu, yüksek-krom veya orta-krom takım çeliği, orta-karbon alaşımlı çelik, yüksek-hız çeliği, taban çeliği ve semente karbür, çelik-bağlı semente karbür vb.
Kalıp malzemelerinin performans gereksinimleri çalışma şartlarına göre değişmektedir. Yaygın olarak kullanılan malzemeler arasında, çoğunlukla çeşitli metal levhaların damgalanması ve şekillendirilmesi için kullanılan soğuk damgalama kalıpları ve kesme kalıpları bulunur. Kesici kenarları çalışma sırasında yoğun sürtünmeye ve darbeye maruz kalır. Yüksek aşınma direncine, darbe dayanıklılığına ve yorulma kırılma direncine sahip olmalıdırlar. Örnekler arasında Cr12MoV, Cr12, SKD11, T10A, W18Cr4V ve 6-5-4-2 yer alır. Ekstrüzyon kalıpları çoğunlukla deformasyon şekillendirme için kullanılır. Operasyon sırasında zımba çok büyük bir basınç taşırken, kalıp çok büyük bir gerilime maruz kalır. Boşluktaki yoğun metal akışından dolayı zımba ve kalıbın çalışma yüzeyleri güçlü sürtünmeye maruz kalır ve kalıp yüzey sıcaklığının 200-300 derece artmasına neden olur. Yüksek deformasyon direncine, aşınma direncine, kırılma direncine ve ayrıca yüksek temperleme stabilitesine sahip olmalıdırlar. H13, 3Cr2W8V, 40Cr, 38CrMoAl ve 5CrNiMo gibi çekme kalıpları esas olarak belirli bir plastiklik derecesine sahip metal levhaların derin çekilmesi için kullanılır. Çalışma gerilimi yüksek değildir ancak kalıp girişi yoğun sürtünmeye maruz kalır. Düşük yüzey pürüzlülüğü ile yüksek sertlik ve aşınma direnci. Cr12MoV, Cr12, D2, 6-5-4-2 ve PeCu bükme kalıpları esas olarak belirli plastisiteye sahip metal malzemeleri bükmek ve şekillendirmek için kullanılır. Kalıp üzerindeki yük çok büyük değil ancak bir miktar sürtünme var. Yüksek aşınma direnci ve kırılma direnci. Cr12MoV, D2, T10A ve S45Ca karbon takım çelikleridir. T8A ve T10A kalıplarda yaygın olarak kullanılan karbon takım çelikleridir. Avantajları iyi işlenebilirlik ve düşük fiyattır. Ancak sertleşebilmeleri ve kırmızı sertlikleri zayıftır, ısıl işlemde büyük deformasyona uğrarlar ve yük taşıma kapasiteleri düşüktür. B. Düşük{70}alaşımlı takım çeliği. Düşük alaşımlı takım çeliği, uygun alaşım elementlerinin eklendiği karbon takım çeliğini temel alır. Karbon takım çeliğiyle karşılaştırıldığında su verme deformasyonunu ve çatlama eğilimini azaltır, sertleşebilirliği artırır ve daha iyi aşınma direncine sahiptir. Kalıp uzmanı WeChat: kalıp imalatında kullanılan düşük-alaşımlı çelikler arasında CrWMn, 9Mn2V, 7CrSiMnMoV (kod CH-1) ve 6CrNiSiMnMoV (kod GD) bulunur. C. Yüksek-karbonlu, yüksek-kromlu takım çelikleri: Yaygın olarak kullanılan yüksek-karbonlu, yüksek-kromlu takım çelikleri arasında Cr12, Cr12MoV ve Cr12Mo1V1 (kod D2) bulunur. İyi sertleşebilirlik, söndürülebilirlik ve aşınma direncine sahiptirler ve ısıl işlemden sonra çok küçük deformasyon sergilerler. Bunlar, yüksek-aşınma-dirençli, düşük{91}}deformasyona sahip kalıp çelikleridir ve yük taşıma kapasitesi yüksek hız çeliğinden sonra ikinci sırada gelir. Bununla birlikte, karbür homojenliğini azaltmak ve performansı artırmak için tekrarlanan yığma ve çekme (eksenel yığma, radyal çekme) dövme gerektiren şiddetli karbür ayrışmasından muzdariptirler. D. Kalıplarda kullanılan yüksek karbonlu orta kromlu takım çelikleri arasında Cr4W2MoV, Cr6WV ve Cr5MoV bulunur. Bunlar daha düşük krom içeriğine, daha az ötektik karbüre, daha düzgün karbür dağılımına, ısıl işlemden sonra daha az deformasyona ve iyi sertleşebilirliğe ve boyutsal stabiliteye sahiptir. Performansları, nispeten ciddi karbür ayrışmasına sahip olan yüksek{115}}karbonlu, yüksek{118}}kromlu çeliklerle karşılaştırıldığında daha iyidir. e. Yüksek hız çelikleri kalıp çelikleri arasında en yüksek sertliğe, aşınma direncine ve basınç dayanımına sahiptir ve bu da yüksek yük taşıma kapasitesi sağlar. Yaygın olarak kullanılan kalıp çelikleri arasında daha düşük tungsten içeriğine sahip W18Cr4V (kod 8-4-1) ve W6Mo5Cr4V2 (kod 6-5-4-2, ABD tanımı M2) bulunur. Ayrıca, dayanıklılığı artırmak için geliştirilen düşük karbonlu, düşük vanadyumlu yüksek hız çeliği 6W6Mo5Cr4V (kod 6W6 veya düşük karbonlu M2) kullanılır. Yüksek hız çelikleri ayrıca karbür dağılımlarını iyileştirmek için yeniden dövme gerektirir. F. Baz çelikler, yüksek hız çeliğinin temel bileşimine küçük miktarlarda başka elementlerin eklenmesi ve çeliğin özelliklerini iyileştirmek için karbon içeriğinin uygun şekilde arttırılması veya azaltılması yoluyla yapılır. Bu çeliklere topluca baz çelikler denir. Yalnızca belirli aşınma direnci ve sertlik sergileyen yüksek hız çeliği özelliklerine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda üstün yorulma mukavemeti ve tokluğuna da sahiptirler, bu da onları yüksek mukavemetli ve yüksek tokluklu soğuk iş kalıp çelikleri haline getirir, ancak daha düşük malzeme maliyetlerine sahiptir. Kalıplarda yaygın olarak kullanılan baz çelikler arasında 6Cr4W3Mo2VNb (kod 65Nb), 7Cr7Mo2V2Si (kod LD) ve 5Cr4Mo3SiMnVAL (kod 012AL) vb. bulunur.
G. Semente karbür ve çelik-bağlı semente karbür. Semente karbür diğer kalıp çeliğine göre daha yüksek sertliğe ve aşınma direncine sahiptir, ancak bükülme mukavemeti ve tokluğu daha zayıftır. Kalıplar için kullanılan semente karbür, tungsten-kobalt bazlıdır. Düşük darbe direncine ve yüksek aşınma direnci gereksinimlerine sahip kalıplar için daha düşük kobalt içerikli semente karbür seçilebilir. Darbe dayanımı yüksek kalıplar için daha yüksek kobalt içeriğine sahip semente karbür seçilebilir.
Çelik-bağlı semente karbür, sert faz olarak titanyum karbür veya tungstenli karbür ile bağlayıcı olarak demir tozuna az miktarda alaşım elementi tozu (krom, molibden, tungsten, vanadyum vb. gibi) eklenerek ve toz metalurjisi yöntemleri kullanılarak sinterlenerek yapılır. Çelik-bağlı semente karbürün matrisi çeliktir ve semente karbürün zayıf tokluk ve zor işleme gibi eksikliklerinin üstesinden gelir. Kesilebilir, kaynak yapılabilir, dövülebilir ve ısıl-işlenebilir. Çelik-bağlı semente karbür büyük miktarda karbür içerir; sertliği ve aşınma direnci semente karbürden daha düşük olmasına rağmen diğer çelik kalitelerinden daha yüksektir. Su verme ve temperleme sonrasında sertlik 68-73 HRC'ye ulaşabilir.
H. Yeni malzeme damgalama kalıplarında kullanılan malzemeler, en yaygın kullanılan, en çeşitli ve en yaygın olarak uygulanan kalıp çeliği olan soğuk iş kalıp çeliğine aittir. Ana performans gereksinimleri güç, tokluk ve aşınma direncidir. Şu anda, soğuk iş kalıp çeliğinin gelişme eğilimi, yüksek-alaşımlı çelik D2'nin (ülkemdeki Cr12MoV'ye eşdeğer) performansına dayanmaktadır ve iki ana kola ayrılmıştır: birincisi, karbon içeriğini ve alaşım elementi içeriğini azaltmak, çelikteki karbür dağılımının tekdüzeliğini iyileştirmek ve kalıbın tokluğunu önemli ölçüde iyileştirmektir. Örnekler arasında Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Vanadium Alloy Steel Company'den 8CrMo2V2Si ve Japonya'dan Daido Steel'den DC53 (Cr8Mo2SiV) bulunmaktadır. Diğer bir tür ise öncelikle aşınma direncini artırmak ve yüksek hıza, otomatik ve seri üretime uyum sağlamak için geliştirilmiş toz yüksek-hız çeliğidir. Örnekler arasında Almanya'dan 320CrVMo13 bulunmaktadır.
Kalıp malzemelerinin akılcı seçimi ve doğru ısıl işlem proseslerinin uygulanması, kalıp ömrünün sağlanması açısından çok önemlidir. Farklı uygulamalara sahip kalıplar için, çelik kaliteleri ve ısıl işlem süreçlerinde uygun seçimler yapılmadan önce, çalışma koşulları, stres koşulları, işlenmiş malzemelerin özellikleri, üretim hacmi ve verimlilik gibi faktörler, yukarıda belirtilen performans gereksinimlerine vurgu yapılarak kapsamlı bir şekilde dikkate alınmalıdır.
1. Üretim Hacmi: Damgalı parçaların üretim hacmi büyük olduğunda, kalıbın çalışan parçaları olan zımba ve kalıp için malzemeler, iyi aşınma direncine sahip yüksek-kaliteli kalıp çeliği olmalıdır. Kalıbın diğer proses yapısal parçalarına ve yardımcı yapısal parçalarına yönelik malzemeler de buna uygun olarak geliştirilmelidir. Üretim hacmi küçük olduğunda, maliyetleri azaltmak için malzeme özelliklerine ilişkin gereksinimler uygun şekilde gevşetilmelidir. 2. Damgalı malzemenin performansı ve kalıp parçalarının kullanım koşulları: Damgalanan malzeme sert olduğunda veya yüksek deformasyon direncine sahip olduğunda, zımba ve kalıp iyi aşınma direncine ve yüksek mukavemete sahip malzemelerden yapılmalıdır. Paslanmaz çeliğin derin çekilmesi için, iyi yapışma önleyici özelliklere sahip olduklarından alüminyum bronz kalıplar kullanılabilir. Kılavuz sütunlar ve burçlar aşınma direnci ve iyi tokluk gerektirir, bu nedenle yüzeyi karbonlamalı ve su vermeli düşük-karbonlu çelik sıklıkla kullanılır. Örneğin, karbon takım çeliğinin ana dezavantajı sertleşebilme yeteneğinin zayıf olmasıdır; kalıp parçalarının kesit boyutları büyük olduğunda, su verme sonrasında merkez sertliği düşük kalır. Ancak yüksek strok oranına sahip preslerde çalışırken darbe dayanımının iyi olması bir avantaj haline gelir. Sabit plakalar ve sıyırıcı plakalar için yalnızca yeterli dayanıklılık değil, aynı zamanda çalışma sırasında minimum deformasyon da gereklidir. (Kalıp uzmanı WeChat: mujudaren) Ayrıca kalıp parçalarının performansını artırmak için soğuk işlem, derin kriyojenik işlem, vakum işlemi ve yüzey güçlendirme yöntemleri de kullanılabilir. Zımbalar ve kalıplar için kötü çalışma koşullarına sahip soğuk ekstrüzyon kalıpları için, yeterli sertlik, mukavemet, tokluk ve aşınma direnci gibi iyi kapsamlı mekanik özelliklere sahip kalıp çeliği seçilmeli ve ayrıca belirli bir derecede kırmızı sertliğe ve termal yorulma mukavemetine sahip olmalıdır.
