Waarom is een draadvonkmachine ideaal voor stempelvormen?

Het maken van hoogwaardige stansmallen is ongelofelijk moeilijk. Gehard gereedschapsstaal is broos, ingewikkelde ontwerpen zijn moeilijk te bewerken en een klein foutje betekent opnieuw beginnen.

Een draadvonkmachine is ideaal omdat deze een contactloos proces gebruikt om gehard staal zonder spanning te snijden. Het bereikt een precisie op microniveau en maakt scherpe hoeken en complexe profielen waar frezen met hoge snelheid niet toe in staat is.

Met draadvonken kunnen we de sterke, monolithische matrijzen uit één stuk maken die moderne productie vereist. Het is vaak de enige oplossing. Laten we eens precies uitleggen waarom deze technologie zo essentieel is voor het maken van moderne gereedschappen en matrijzen.

Hoe voorkomt Wire EDM spanning en scheuren in geharde gietvormen van gereedschapsstaal?

U hebt dagen besteed aan het bewerken van een matrijs, maar de matrijs barstte tijdens de warmtebehandeling of mislukte tijdens de eerste run. Deze verwoestende tegenslag wordt vaak veroorzaakt door verborgen spanning tijdens het bewerken.

Wire EDM voorkomt stress omdat het een contactloos proces is. Het verdampt materiaal met een gecontroleerde vonk, dus het duwt of trekt niet aan het werkstuk, waardoor de mechanische spanning die microscheurtjes veroorzaakt wordt geëlimineerd.

Dit is het belangrijkste voordeel van Draad EDM¹. We werken met materialen zoals SKD11 die gehard zijn tot HRC 60 of hoger. Dit staal is ongelooflijk hard maar ook erg bros. Conventioneel frezen introduceert immense mechanische kracht, waardoor stresspunten ontstaan die later kunnen uitgroeien tot scheuren.

Wire EDM is een thermo-elektrisch proces. De draad raakt het werkstuk nooit echt aan. In plaats daarvan springt een reeks hoogfrequente elektrische vonken - die elk meer dan 8.000 °C bereiken - over een kleine spleet, waardoor een microscopisch deeltje staal verdampt. De omringende diëlektrische vloeistof dooft het gebied onmiddellijk en spoelt de brokstukken weg. Omdat er geen fysiek contact is, is er nul mechanische spanning².

Dit proces creëert wel een heel dun, hard oppervlak dat een "teruggietlaag" wordt genoemd. Een ruwe snede met hoge energie kan deze laag broos maken. Daarom voeren we meerdere, energiezuinige "skim cuts" uit. Bij elke "skim cut" wordt de vorige aangetaste laag verwijderd, zodat er een schoon, metallurgisch gezond oppervlak overblijft dat vrij is van de trekspanning en microscheurtjes die vermoeiingsbreuk veroorzaken in een matrijs. Deze voorzichtige, gelaagde aanpak is de sleutel tot een lange levensduur van een matrijs.

Waarom is Wire EDM het beste voor ingewikkelde profielen en scherpe hoeken in stempelvormen?

Frezen zijn rond, wat betekent dat ze fysiek geen perfect scherpe interne hoek kunnen maken. Deze beperking dwingt tot compromissen bij het ontwerp en kan leiden tot zwakke punten in de uiteindelijke gestanste onderdelen.

Wire EDM is het beste voor deze toepassingen omdat het snijgereedschap een dunne draad is. Het kan elk complex pad volgen dat in de CNC is geprogrammeerd en maakt met gemak "vrijwel scherpe" interne hoeken en ingewikkelde profielen.

Als een ontwerp om ingewikkelde vormen vraagt, is draadvonken de enige manier. Het "gereedschap" is een draad zo dun als 0,1 mm en omdat deze constant wordt toegevoerd vanaf een spoel, is de snijkant altijd nieuw en perfect. Dit elimineert de gereedschapsslijtage waar frezen mee te kampen heeft.

Dit kleine draadje stelt ons in staat om wat wij noemen "virtueel scherpe" hoeken te maken. De minimale hoekradius is de radius van de draad plus de vonkbrug. Met een draad van 0,1 mm kunnen we een interne hoekradius van slechts 0,075 mm bereiken. Dit is onmogelijk voor een frees.

Omdat het proces contactloos is, kunnen we bovendien uiterst delicate vormen, zoals dunne wanden en fijne ribben, bewerken zonder het risico te lopen dat het onderdeel buigt of breekt onder de druk van het gereedschap. De ultieme demonstratie hiervan is het snijden van een passende stempel en matrijs uit een enkel blok staal. Door een enkele snede te programmeren met een lichte taper, produceert de machine een binnenste "slak" (de stempel) en een buitenste stuk (de matrijs) die perfect in elkaar passen met een gelijkmatige speling.

Welke nauwkeurigheid en toleranties kan Wire EDM bereiken op stansen en matrijzen?

De speling tussen een stempel en een matrijs is alles. Als deze ook maar een paar micron afwijkt, kan dit leiden tot bramen, overmatige slijtage van gereedschap en een mislukte productierun.

Met draadvonken kan een maatnauwkeurigheid tot ±0,002 mm en een gladdere oppervlakteafwerking dan Ra 0,4 μm worden bereikt. Deze micronauwkeurigheid wordt bereikt door meerdere steekpassages, waardoor een perfecte passing wordt gegarandeerd.

Het precisieniveau dat we kunnen bereiken is fenomenaal, maar het is een direct resultaat van onze bewerkingsstrategie³. Een enkele "ruwe snede" kan slechts een tolerantie van ±0,025 mm halen. Om de hoge precisie te bereiken die nodig is voor mallen, gebruiken we meerdere "skim passes". Bij elke bewerking wordt minder energie verbruikt en wordt een kleine hoeveelheid materiaal verwijderd om de maat te verfijnen en de oppervlakteafwerking te verbeteren. Het resulterende oppervlak is een niet-directionele matte textuur, die uitstekend geschikt is om smeermiddel vast te houden op een stansmatrijs. Voor een onderdeel dat een standaardtolerantie van ±0,01 mm nodig heeft, zijn misschien twee gangen nodig, terwijl voor een kritische insert van ±0,002 mm er vijf of meer nodig zijn. Het is een afweging tussen tijd en precisie.

Wanneer moet een fabrikant kiezen voor draadvonken boven CNC-frezen met hoge snelheid voor gietvormonderdelen?

U hebt twee geavanceerde technologieën in uw werkplaats: een draadvonkmachine en een hogesnelheidsfrees. Weten wanneer u ze allebei moet gebruiken is essentieel om efficiënt en winstgevend te zijn.

Kies draadvonken voor volledig geharde materialen, scherpe inwendige hoeken en microvormen. Kies hogesnelheidsfrezen voor zachtere materialen, 3D-oppervlakken en het snel verwijderen van grote hoeveelheden materiaal.

Het is zelden een "of/of" keuze. De beste winkels gebruiken een hybride aanpak, waarbij de sterke punten van beide worden benut.

Materiaalhardheid: De eerste poort

Dit is de belangrijkste doorslaggevende factor. Als het staal al gehard is boven 58 HRC, is draadvonken de enige praktische optie. Frezen van gehard staal vernielt duur gereedschap en is ongelooflijk langzaam. Wij gebruiken frezen op staal voor het is gehard.

Geometrische complexiteit

Frezen met hoge snelheid is voor 3D-gecontourde oppervlakken en blinde kamers. Draadvonken is een "doorslijpproces", dus het kan geen kamer maken die niet helemaal doorloopt. Maar voor scherpe interne hoeken (< 0,5 mm radius) en diepe, smalle sleuven is vonkverspanen superieur.

De meest efficiënte strategie is vaak om de frees te gebruiken om snel de basisvorm en 3D-kenmerken uit te ruwen in zacht staal. Na een warmtebehandeling verplaatsen we het onderdeel dan naar de draadvonkmachine om de uiteindelijke, uiterst precieze profielen, gaten en scherpe hoeken te snijden. Dit geeft ons het beste van twee werelden: de snelheid van frezen en de precisie van EDM.

Conclusie

Wire EDM is de sleutel tot het moderne maken van matrijzen. Het spanningsvrij snijden van hard staal en de ongelooflijke precisie voor complexe vormen maken het de ideale keuze voor het maken van duurzame, hoogwaardige stempelmallen.