Hartmetall-Matrizen sind überall dort Schlüsselkomponenten, wo Materialien unter extremen Kräften präzise geformt werden müssen. Das kann in der industriellen Serienfertigung oder in der hochpräzisen Anwendungen der Fall sein. Ihre besondere Werkstoffstruktur kombiniert dabei gekonnt eine Verschleißfestigkeit mit einer Maßhaltigkeit, die mit klassischen Werkzeugstählen kaum erreichbar ist. Als erfahrener Hersteller Hartmetall-Matrizen zeigen wir Ihnen, welche weiteren Eigenschaften die Matrizen so besonders machen und wozu sie in der Produktion eingesetzt werden.
Wie entstehen Hartmetall-Matrizen aus Pulver?
Hartmetall-Matrizen entstehen pulvermetallurgisch. Das heißt, hierbei wird feines Wolframcarbid-Pulver mit Kobalt vermischt, in die entsprechende Form gepresst und anschließend gesintert. Beim Sintern verdichtet sich der gepresste Rohling schließlich unter hoher Temperatur knapp unter dem Schmelzpunkt, sodass sich die Bestandteile fest zu einem dichten, harten Werkstoff verbinden. Die Eigenschaften der Matrize werden dabei unter anderem durch Folgendes festgelegt:
- Korngröße des Wolframcarbids (fein = härter, grob = zäher)
- Kobaltanteil als Bindemittel (mehr = zäher, weniger = verschleißfester)
- Pressdruck und Sinterparameter (Einfluss auf Dichte und Festigkeit)
Die Korngröße des Wolframcarbids und der Pressdruck bestimmen also schon vor dem Sintern, wie hart und zäh die spätere Matrize ausfällt: Feinkörnige Sorten erreichen eine höhere Härte und Kantenschärfe, gröbere Sorten dagegen mehr Bruchsicherheit unter Stoßlast.
Nach dem Sintern ist der Rohling zwar bereits belastbar, aber noch nicht maßhaltig. Erst durch Schleifen, Polieren und Erodieren erhält die Matrize ihre exakte Kaliberkontur, die geforderte Oberflächengüte und die Maßgenauigkeit für den Einsatz.
Was ist eine Hartmetall-Matrize?
Eine Hartmetall-Matrize ist ein negatives Formwerkzeug, in das ein Werkstoff hineingepresst oder durch das er hindurchgezogen wird. Sie besteht aus Hartmetall, also aus sehr harten Wolframcarbid-Körnern, die durch ein Bindemittel wie Kobalt zusammengehalten werden. Dadurch ist die Matrize sehr hart, aber trotzdem noch ausreichend widerstandsfähig gegen Bruch.
In der Praxis sorgt die Matrize dafür, dass ein Bauteil seine richtige Außenform bekommt oder dass eine Patronenhülse wieder auf Maß gebracht wird. Bevor sie dazu eingesetzt werden kann, wird jedoch sie aus feinem Pulver hergestellt und anschließend sehr genau weiterbearbeitet.
Hartmetall-Matrizen für die Umformtechnik – darauf kommt es an
In der Umformtechnik dienen Hartmetall-Matrizen dazu, Draht, Stab oder Rohling im Kaltfließpressen unter mehreren hundert Tonnen Druck in Serienteile zu verwandeln. Die Matrize bildet dabei die negative Form, in die der Werkstoff fließt, und bestimmt den Außendurchmesser, die Kontur und die Oberfläche des fertigen Bauteils.
Das Matrizenprogramm eines industriellen Herstellers deckt für jede Umformaufgabe eine eigene Bauform ab, vom Querschnitt bis zur Spezialgeometrie:
- Fließ- und Reduziermatrizen: verengen den Querschnitt und verteilen den Werkstoff gezielt
- Trilobularmatrizen: erzeugen die griffige Spezialkontur für selbstfurchende Schrauben
- Form- und Segmentmatrizen: realisieren freie Geometrien und wechselbare Werkzeugteile
- Schließ- und Klemmmatrizen: dichten ab und fixieren den Rohling im Prozess
Aus diesen Bauteilen entstehen schließlich Serienprodukte für die Automobilindustrie, den Maschinenbau und die Medizintechnik, und das in Millionenauflage.
Darum bestehen verschleißfeste Matrizen aus Hartmetall
Hartmetall besitzt eine Vickshärte (HV) von etwa 1600 und behält seine Kontur auch dann, wenn täglich tausende Teile oder Hülsen durchlaufen. Das liegt daran, dass die Härte und Druckfestigkeit von Hartmetall den Abrieb durch Werkstoff und Reibung über lange Standzeiten hinweg fast vollständig unterdrückt – und aus diesem Grund verschleißen Hartmetall-Matrizen kaum.
Das hat Vorteile, denn eine hohe Verschleißfestigkeit senkt die Zahl der Werkzeugwechsel, hält die Maßhaltigkeit konstant und macht die Produktion somit wirtschaftlicher. Damit Hartmetall-Matrizen diesen Vorsprung erreichen, müssen sie allerdings exakt gefertigt und auf den jeweiligen Prozess ausgelegt sein, weswegen sie stets mit guter Qualität hergestellt sein sollten.
Qualität und Haltbarkeit mit WTN: Ihr Hersteller Hartmetall-Matrizen
WTN, kurz für Werkzeugtechnik Niederstetten, produziert seit 30 Jahren als Mitglied der Würth-Gruppe hochpräzise Stahl- und Hartmetall-Werkzeuge in Niederstetten im fränkischen Hohenlohe. Mit dieser Erfahrung fertigen unsere Experten Hartmetall-Matrizen für die Umformtechnik aus eigener Hand an, und das von der Konstruktion über die Hartmetallbearbeitung bis zur nach ISO 9001 geprüften Auslieferung.
Das sind unsere Matrizen auf einen Blick
- Fließmatrizen und Reduziermatrizen: verringern den Querschnitt
- Trilobularmatrizen: erhöhen die Griffigkeit für Schrauben
- Formmatrizen: realisieren freie Geometrien
- Segmentmatrizen: sind wechselbar
- Schließmatrizen: für Abdichtung
- Klemmmatrizen: übernehmen die Fixierung
Bei uns steht Ihnen dabei vom ersten technischen Gespräch bis zur Inbetriebnahme ein persönlicher Ansprechpartner zur Seite, der bei Fragen und Anliegen stets für Sie da ist.
WTN: Ihr Hersteller für Hartmetall-Matrizen mit Blick für die Praxis
Wir von WTN entwickeln Hartmetall-Matrizen nicht nur nach Zeichnung, sondern mit einem tiefen Verständnis für den späteren Einsatz im Umformprozess. Dabei betrachten wir das Werkzeug immer im Zusammenspiel mit Werkstoff, Maschine und Belastung, um ein dauerhaft stabiles und wirtschaftliches Produkt zu schaffen. Denn unser Anspruch ist es, Werkzeuge zu fertigen, die unter realen Produktionsbedingungen zuverlässig funktionieren und ihre Leistung auch über lange Standzeiten hinweg halten.
Sprechen Sie uns an, wenn Ihre Umformarbeiten verschleißfeste Hartmetall-Matrizen verlangt: Wir unterstützen Sie von der Auslegung bis zur fertigen Matrize und freuen uns darauf, Ihr Projekt gemeinsam umzusetzen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was ist der Unterschied zwischen Matrize und Stempel?
Die Matrize bildet die negative Form und bestimmt die Außenkontur des Bauteils. Stempel werden zusätzlich eingesetzt bei der Herstellung von Innenkonturen am Produkt, zum Beispiel von Rückwärtsfließpressen bzw. Napfen. Beide Werkzeuge arbeiten somit im Prozess zusammen und müssen exakt aufeinander abgestimmt sein.
Wann wird eine Hartmetall-Matrize statt Stahl eingesetzt?
Hartmetall wird verwendet, wenn hohe Stückzahlen, abrasive Werkstoffe oder enge Toleranzen vorliegen. In solchen Fällen würde Stahl zu schnell verschleißen und die Maßhaltigkeit nicht dauerhaft gewährleisten.
Wie lange hält eine Hartmetall-Matrize?
Die Standzeit hängt stark von Anwendung, Werkstoff und Auslegung ab, liegt aber meist um ein Vielfaches über der von Stahlwerkzeugen. In der Serienfertigung sind durchschnittliche Laufzeiten über Millionen Zyklen keine Seltenheit.
Welche Rolle spielt die Oberflächengüte der Matrize?
Eine große: Eine sehr glatte Oberfläche reduziert Reibung und Werkzeugverschleiß und verbessert gleichzeitig die Bauteilqualität. Sie ist deshalb besonders entscheidend bei hochpräzisen Umformprozessen und beim Fließpressen.