Draadvonken levert in matrijzenproductie een nauwkeurigheid die met conventionele verspaningsprocessen niet haalbaar is, ook niet in geharde staalsoorten. Draadvonken (Wire EDM) werkt zonder mechanische contactkracht, waardoor ook dunne wanden en harde materialen zonder vervorming worden bewerkt. Toleranties van ±0,002 tot ±0,005 mm zijn standaard haalbaar bij matrijsonderdelen zoals stempels, matrijs inzetstukken en geleiders. De combinatie van draadvonken met nauwkeurige oppervlakteafwerking maakt het proces geschikt voor complexe matrijsgeometrieën met scherpe binnenhoeken.

Wat is draadvonken en waarom relevant voor matrijen?

Draadvonken, ook aangeduid als Wire EDM (Electrical Discharge Machining), is een vonkerosieprocedé waarbij een dunne metaaldraad als elektrode fungeert en materiaal verwijdert via gecontroleerde elektrische ontladingen.

De draad, doorgaans messing met een diameter van 0,1 tot 0,3 mm, beweegt continu vanuit een spoel en komt nooit fysiek in contact met het werkstuk. De vonken die ontstaan tussen draad en werkstuk verwijderen materiaal in microscopisch kleine deeltjes. Dit gebeurt volledig in een diëlektrische vloeistof (gedeïoniseerd water), die het proces koelt en eroderingdeeltjes afvoert.

Voor matrijzenproductie is dit van belang om meerdere redenen:

• Matrijen worden vervaardigd uit geharde gereedschapsstalen zoals 1.2379 (D2), 1.2842 of 1.2083, die met frezen en draaien lastig of niet meer maatnauwkeurig te bewerken zijn na het harden
• Draadvonken werkt na het harden, waardoor thermische maatveranderingen door het hardingsproces geen invloed meer hebben op de eindmaat
• De afwezigheid van snijkrachten elimineert terugvering en doorbuiging bij slanke matrijsprofielen
• Scherpe binnenhoeken met een radius van 0,05 mm zijn haalbaar, wat bij gefreesd werk niet mogelijk is

Welke toleranties zijn haalbaar bij draadvonken?

Bij draadvonken van matrijsonderdelen zijn positietoleranties van ±0,002 mm en oppervlaktewaarden van Ra 0,2 µm haalbaar zonder nabewerking.

De exacte nauwkeurigheid is afhankelijk van drie variabelen: de machineconfiguratie, het materiaal en het aantal snijgangen. In de praktijk worden bij matrijsproductie standaard meerdere snijgangen uitgevoerd:

• Eerste snede (roughing cut): hoge materiaalafname, lagere nauwkeurigheid, rondom maatovermaat van 0,05 tot 0,1 mm
• Tweede snede (skim cut 1): verbetering van de rechtheid en oppervlaktekwaliteit
• Derde en vierde snede (skim cuts 2 en 3): eindmaat en oppervlakteafwerking, Ra bereikt 0,2 tot 0,4 µm

Elk extra snijpas verhoogt de bewerkingstijd maar verlaagt de oppervlakteweerstand en verbetert de passingen van stempel op matrijs. Bij matrijen voor fijnstansen, stansgereedschappen voor elektrische aansluitingen of spuitgietmatrijen met nauwe toleranties zijn drie tot vier snijgangen standaard.

Naast oppervlaktekwaliteit is rechtheid over de hoogte een kritieke parameter. Bij een matrijsinzet van 80 mm hoogte is een rechtheid van 0,003 mm haalbaar op goed gecalibreerde machines met geleiding van de draad boven én onder het werkstuk.

Zes toepassingen van draadvonken in matrijzenproductie

Draadvonken wordt in matrijzenproductie ingezet voor alle componenten waarbij een hoge maatnauwkeurigheid, scherpe contouren of bewerking na het harden vereist zijn.

Stempel en matrijsinzetstukken

De stempel en het bijbehorende matrijsinzetstuk moeten exact op elkaar passen met een speling die afhankelijk is van het te stansen materiaal en de plaatdikte. Draadvonken maakt het mogelijk de passing tot op micrometerniveau te definiëren, ongeacht de hardheid van het gereedschapsstaal.

Geleiderplaten

Geleiderplaten bevatten nauwkeurig gepositioneerde gaten die de stempel tijdens de slag exact geleiden. Positietoleranties van ±0,003 mm worden bij draadvonken gehaald met behulp van precisie referentiepunten op de machine.

Uitwerperplaten en doorvoeren

Bij uitwerperplaten zijn de gaten voor de uitwerperpennen nauwkeurig op positie en diameter. Draadvonken biedt hier voordelen ten opzichte van boren, met name bij meerdere gaten op nauwe onderlinge afstanden.

Snijcontouren voor fijnstansen

Fijnstansen vereist de kleinste snijspeling, soms minder dan 0,5% van de plaatdikte, wat betekent dat stempel en matrijs op sub micrometerniveau op elkaar moeten passen. Dit is uitsluitend haalbaar via draadvonken.

Inzetstukken voor spuitgietmatrijen

Bij spuitgietmatrijen worden kernen en holte inzetstukken uit gehard staal gevonkt om de contour van het te produceren kunststof onderdeel te definiëren. De oppervlakteafwerking na meerdere skim cuts is direct bruikbaar voor glanzende productoppervlakken.

Profielcontouren voor progressieve stansen

In progressieve stanswerktuigen worden meerdere bewerkingsstations op exacte tussenafstand geplaatst. Draadvonken stelt de gereedschapsmaker in staat complexe profielcontouren nauwkeurig in gehard staal uit te voeren, zonder de positieopbouw van het gereedschap te verstoren.

Welke materialen worden bij draadvonken verwerkt?

Draadvonken is toepasbaar op alle elektrisch geleidende materialen, ongeacht hardheid, wat het bij uitstek geschikt maakt voor geharde gereedschapsstalen.

De meest verwerkte materialen bij matrijzenvervaardiging via draadvonken:

• 1.2379 (D2): hoog koolstof, hoog chroom gereedschapsstaal, HRC 58 tot 62, standaard voor stans en snijmatrijen
• 1.2842 (90MnCrV8): oliegehard gereedschapsstaal, HRC 58 tot 62, goede maatstabiliteit na harden
• 1.2083 (420 RVS type): corrosiebestendig gereedschapsstaal, toegepast in spuitgietmatrijen voor corrosieve kunststoffen
• 1.2344 (H13): warmwerksgereedschapsstaal, HRC 44 tot 52, voor spuitgietmatrijen met hoge thermische belasting
• Hardmetaal (WC Co): uiterst harde samengestelde materialen, draadvonken is hier een van de weinige bewerkingsmethoden die werken

Bij hardmetaal is de bewerkingssnelheid aanzienlijk lager dan bij staal en vergt het specifieke machine instellingen. De mogelijkheid om hardmetaal überhaupt te bewerken na het sinteren is echter een unieke eigenschap van EDM die geen enkel verspaningsproces deelt.

Draadvonken versus frezen: wanneer kiest u?

Draadvonken en frezen zijn complementaire processen in matrijzenproductie. De keuze hangt af van de geometrie, de hardheid van het werkstuk en de vereiste toleranties.

In de praktijk wordt voor matrijsonderdelen vaak een gecombineerde strategie toegepast: frezen voor de globale contouren en gaten vóór het harden, draadvonken voor de eindcontouren, passingsvlakken en kritieke features na het harden. Dit optimaliseert zowel de doorlooptijd als de maatnauwkeurigheid.

Bij Euro-Techniek wordt per matrijsonderdeel beoordeeld welk proces, of welke combinatie, de vereiste maatnauwkeurigheid levert binnen de kortst mogelijke doorlooptijd.

Draadvonken bij Euro-Techniek

Euro-Techniek beschikt over draadvonkerosie voor de productie en revisie van matrijsonderdelen, stans en snijgereedschappen en precisie inzetstukken.

Wij verwerken geharde staalsoorten, hardmetaal en corrosiebestendige gereedschapsstalen en werken met referentiesystemen voor herhaalbare opspanning van matrijscomponenten. Elk vonkerosieprogramma wordt opgesteld op basis van de productietekening en de materiaalspecificatie van het werkstuk.

Neem contact op met Euro-Techniek voor een technische beoordeling van uw matrijscomponent of voor informatie over de verwerkbare materialen en haalbare toleranties bij draadvonken.

Veelgestelde vragen over draadvonken in matrijzenproductie

Kan draadvonken worden toegepast op gehard staal?

Ja. Draadvonken werkt onafhankelijk van de hardheid van het materiaal. Gehard gereedschapsstaal tot HRC 65 wordt zonder beperkingen bewerkt. Dit is een van de voornaamste redenen voor de toepassing in matrijzenproductie.

Wat is de minimale hoekradius bij draadvonken?

Met een draaddiameter van 0,1 mm is een binnenhoekradius van circa 0,05 tot 0,07 mm haalbaar. Bij standaard messing draad van 0,25 mm bedraagt de minimale binnenhoekradius circa 0,13 mm.

Hoeveel snijgangen zijn nodig voor een matrijsinzetstuk?

Voor de meeste matrijsinzetstukken zijn drie tot vier snijgangen nodig om zowel de maatnauwkeurigheid (±0,002 mm) als de oppervlaktekwaliteit (Ra 0,2 tot 0,4 µm) te bereiken. Bij minder kritieke onderdelen volstaan twee snijgangen.