Do wykonania matrycy do obróbki plastycznej wykorzystuje się stal narzędziową ulepszoną cieplnie do twardości
Twardość stali narzędziowej przeznaczonej na matryce do obróbki plastycznej powinna mieścić się właśnie w zakresie 56–60° HRC. To jest taki poziom, który – moim zdaniem – gwarantuje kompromis pomiędzy wysoką odpornością na ścieranie a odpowiednią ciągliwością. Zbyt miękka stal szybko by się zużywała podczas intensywnej pracy, co doprowadziłoby do częstych przestojów i konieczności wymiany narzędzi. Z drugiej strony nadmiernie utwardzone materiały, np. powyżej 60° HRC, łatwo pękają w trakcie dużych obciążeń dynamicznych i mogą być trudne w obróbce czy ostrzeniu. W praktyce, przy produkcji matryc korzysta się najczęściej ze stali narzędziowej stopowej, która po ulepszaniu cieplnym uzyskuje właśnie te optymalne wartości twardości. W polskich normach (np. PN-EN ISO) oraz w zaleceniach producentów narzędzi często podaje się dokładnie taki zakres. Przykładowo stal typu NC11LV po odpowiednim hartowaniu i odpuszczaniu osiąga ok. 58–60° HRC, co zapewnia jej długą żywotność przy zachowaniu odporności na pękanie. Warto jeszcze dodać, że w codziennej pracy warsztatowej to właśnie matryce o twardości 56–60° HRC najdłużej utrzymują precyzję wymiarową detali, szczególnie w procesach tłoczenia czy wykrawania na zimno. To taki złoty środek w narzędziowni.
Wiele osób wybierających inne zakresy twardości niż 56–60° HRC kieruje się najczęściej przekonaniem, że im twardsza stal, tym lepiej lub – w drugą stronę – że trzeba zachować większą plastyczność materiału. Jednak praktyka pokazuje, że zarówno zbyt niska, jak i zbyt wysoka twardość matrycy prowadzi do problemów w codziennym użytkowaniu narzędzi. Twardość rzędu 48–50° HRC, choć zapewnia dobrą ciągliwość i mniejsze ryzyko pękania, niestety nie gwarantuje odpowiedniej odporności na ścieranie. To może być wystarczające przy jakichś prostych, mniej obciążonych narzędziach, ale matryce pracujące pod dużymi siłami bardzo szybko się zużywają i deformują właśnie przy takiej twardości. Z kolei zakres 52–56° HRC to już coś, co spotyka się czasem w tańszych narzędziach lub przy mniej wymagających zastosowaniach, ale i tu trwałość pozostawia wiele do życzenia – szczególnie w produkcji seryjnej czy podczas obróbki materiałów o większej wytrzymałości. No i na końcu twardości powyżej 60° HRC, np. 62–65° HRC – tu już ryzyko kruchości jest naprawdę duże. Tak utwardzona stal może łatwo ulegać mikropęknięciom, a nawet odpryskom przy dynamicznych obciążeniach, co praktycznie dyskwalifikuje ją w zastosowaniach matryc do obróbki plastycznej. Z mojego doświadczenia wynika, że właśnie przez takie błędne wyobrażenia o wytrzymałości materiału często dochodzi do wyboru nieoptymalnych rozwiązań, które w praktyce generują koszty i przestoje produkcyjne. Standardy branżowe i zalecenia producentów narzędzi są tutaj jasne – zakres 56–60° HRC to najlepszy kompromis między trwałością, odpornością na pękanie a możliwością regeneracji matrycy. Warto więc zawsze odnosić się do sprawdzonych danych i doświadczeń praktyków, bo różnica w twardości materiału naprawdę przekłada się na długowieczność i niezawodność narzędzi.