Formar och matriser är väsentliga delar i seriella produktionskedjor. De har många användningsområden inom metallindustrin för tillverkning av detaljer, men de används även inom andra branscher som livsmedelsindustrin. Men hur utförs bearbetningen av formar och matriser?
Användning av formar och matriser
Inom produktionsprocesserna spelar formar och matriser en avgörande roll för tillverkningen av detaljer. Formar används till exempel för formsprutning för att ge form åt harts; men de används också vid gjutning för att skapa detaljer i olika former. Här finns formar av mycket skiftande slag: för att tillverka skruvhuvuden, för att framställa burkar för konservindustrin eller för att skapa ringar inom smyckesbranschen.
Matriser används bland annat för pressning (stansning) och för att forma plåt eller metallplattor, samt för att bearbeta andra former i detta material. De används också för tillverkning av bildelar.
Tack vare dagens teknik är det möjligt att skapa formar och matriser med mycket hög precision, vilket gör det betydligt enklare att tillverka detaljer i serie för olika branscher.
Egenskaper hos formar och matriser
Formar och matriser kännetecknas av specifika, mycket exakta former med utmärkt ytfinish och tillverkas av material av hög kvalitet. Det är viktigt att de material som används för formar och matriser tål både höga och låga temperaturer, eftersom det i en form till exempel kan hällas smält metall vid höga temperaturer. Därför är det viktigt att formar och matriser inte deformeras.
För tillverkningen av dessa detaljer används vanligtvis stål med hög hårdhet. Hårdheten påverkar inte bara formarnas och matrisernas hållfasthet, utan även skärgeometrin.
När det gäller formen har dessa verktyg en tredimensionell profil, vilket gör det nödvändigt att de maskiner där de bearbetas kan arbeta med ytor i 3D.
Vad är verktygsmakeri?
Verktygsmakeri är en del av metallindustrin som, som namnet antyder, ansvarar för att utveckla tekniker för tillverkning av formar och matriser (verktyg och fixturer), som behövs för seriell produktion av detaljer. Inom verktygsmakeriet tillverkas detaljerna i regel av plåt eller metallplattor, och bearbetningen sker utan spånavskiljande bearbetning.
Dessutom kallas verktygsmakeri även arbeten med skärning och deformation av plåt, utan spånavskiljande bearbetning, och med hjälp av verktyg som kallas formar och matriser. För att tillverka dessa verktyg, och även för att deformera plåten, krävs en yrkesskicklig operatör; denna operatör kallas verktygsmakare.
På grund av de höga produktionskostnaderna rekommenderas verktygsmakeri endast för tillverkning av formar och matriser för detaljer i serie, eftersom kostnaderna för dessa verktyg endast kan täckas på det sättet. Men det bör framhållas att verktygen kan tillverkas på några minuter, eftersom de maskiner som ansvarar för processerna kan tillverka 12 till 1200 detaljer per minut.
Verktygsmakeriet kännetecknas av den låga mängden avfall som uppstår, eftersom bearbetningen inte sker genom spånavskiljning. Detta möjliggör en optimal användning av materialen: mellan 75 och 80 % av plåten som används för att tillverka verktyget utnyttjas.
Bearbetning av formar och matriser
För att skapa formar och matriser används olika bearbetningstekniker: svarvning, fräsning, borrning med mera. Av dessa är fräsning den vanligaste eftersom detaljerna har mycket komplexa former med flera håligheter och veck som kräver mycket exakta arbeten. Därför blir det allt vanligare att utföra dessa processer i multifunktionella verktygsmaskiner, som kan kombinera flera olika bearbetningstekniker.
På grund av verktygens komplexitet har verktygsmakeriet varit bland de första branscherna att anpassa sig till nya tekniker genom att använda avancerad programvara och bearbetningsprocesser med datorstyrd numerisk styrning; här kan man nämna höghastighetsfräsning och högmatningsfräsning. Därför används de senaste verktygsmaskinerna för tillverkningen av dessa detaljer.
För reparation av dessa formar och matriser som slits och skadas med tiden används olika bearbetningstekniker. Dessa verktyg kan repareras genom svetsning, laserbehandling eller termisk metallsprutning; alla dessa metoder tillämpas direkt på ytan på den skadade detaljen. Det är viktigt att de maskiner som används både för tillverkning av formar och matriser och för att reparera dem är avancerade skärverktyg som kan kombinera mycket hårda materiallager med mjukare.