钨钢冲头是采用钨钢(硬质合金)材料制作的冲头。钨钢是一种由碳化钨(WC)粉末和粘结金属(如钴、镍等)通过粉末冶金工艺制成的合金材料。它具有很高的硬度、耐磨性和抗压强度,能够在冲压过程中承受巨大的压力和摩擦力。
粉末冶金工艺
原料混合:首先将碳化钨粉末和粘结金属粉末按照一定的比例进行混合。碳化钨粉末的粒度和纯度对钨钢冲头的性能有很大影响,一般选用粒度细小、纯度高的碳化钨粉末,以确保冲头的硬度和耐磨性。粘结金属粉末(如钴粉)的作用是将碳化钨颗粒粘结在一起,其含量通常在 6% - 16% 之间,根据具体的性能要求进行调整。
压制成型:将混合好的粉末放入模具中,在高压下(一般压力为 100 - 500MPa)压制成所需的冲头形状。压制过程中,要确保粉末分布均匀,避免出现密度差异和内部缺陷。压制成型后的坯体已经具有了冲头的基本形状,但此时其密度和强度还不够。
烧结:压制成型后的坯体在高温下(一般温度为 1350 - 1550℃)进行烧结。烧结过程是一个复杂的物理化学过程,通过高温使粘结金属熔化并将碳化钨颗粒牢固地粘结在一起,同时坯体的密度和强度得到大幅提高。烧结后的钨钢冲头基本达到了所需的硬度和强度。
精密加工工艺
切割与研磨:烧结后的钨钢冲头需要进行切割和研磨,以达到最终的尺寸精度和表面质量要求。由于钨钢硬度高,切割和研磨过程需要使用特殊的工具和设备,如金刚石刀具、电火花加工设备等。例如,在冲头的刃口部分,需要通过精密研磨,使其达到非常锋利的状态,并且刃口的表面粗糙度要控制在很小的范围内,以确保冲头在冲压时能够顺利切入材料。
表面处理:为了进一步提高钨钢冲头的性能,可以进行一些表面处理。例如,对冲头进行涂层处理,如氮化钛(TiN)涂层、类金刚石(DLC)涂层等。涂层可以增加冲头的表面硬度、降低摩擦系数,提高冲头的耐磨性和脱模性能。涂层的厚度一般在 1 - 5μm 之间,通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等工艺进行涂覆。