قالب‌های سنبه و ماتریس یکی از پرکاربردترین انواع قالب‌های فرم‌دهی فلزات هستند که در فرآیندهای مختلف شکل‌دهی، برش، خم‌کاری، کشش و کوبش مورد استفاده قرار می‌گیرند. این قالب‌ها از دو بخش اصلی تشکیل شده‌اند:
سنبه (Punch): بخش نری قالب که نقش شکل‌دهی یا فشار را ایفا می‌کند.
ماتریس (Die): بخش مادگی قالب که سنبه در آن حرکت می‌کند و عملیات فرم‌دهی کامل می‌شود.
این قالب‌ها معمولاً از فولادهای ابزار مقاوم به سایش نظیر فولاد SPK ساخته می‌شوند تا بتوانند فشار و تنش‌های ناشی از عملیات صنعتی را تحمل کنند.
برای نصب و راه‌اندازی قالب، از مجموعه‌ای به نام کفشک (Die Set) استفاده می‌شود که از دو صفحه‌ی بالا و پایین تشکیل شده و با کمک میله‌های راهنما، امکان حرکت عمودی دقیق سنبه در راستای ماتریس را فراهم می‌سازد. این هم‌محوری دقیق برای عملکرد صحیح قالب و جلوگیری از آسیب‌دیدگی بسیار حیاتی است.
قالب‌سازی فرآیندی صنعتی است که در آن قالب‌هایی ساخته می‌شوند تا بتوان به کمک آن‌ها، قطعات مختلف (معمولاً از جنس پلاستیک، فلز، آلومینیوم و…) را با شکل، ابعاد و دقت مشخص تولید کرد. قالب مثل یک الگو یا فرم اصلیه که ماده‌ی خام توی اون شکل می‌گیره.
انواع قالب‌های سنبه و ماتریس
بر اساس نوع فرآیند شکل‌دهی، قالب‌های سنبه و ماتریس به چهار گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
1. قالب‌های برشی (Shearing Dies)
این نوع قالب‌ها برای برش ورق فلزی با اشکال مشخص طراحی می‌شوند. ورق فلز بین سنبه و ماتریس قرار می‌گیرد و با اعمال فشار پرس، عملیات برش انجام می‌شود.
نکته مهم:
فاصله یا "لقی" بین سنبه و ماتریس باید به‌صورت دقیق محاسبه شود. لقی زیاد باعث ناقص بودن برش و گیر کردن قالب‌ها در یکدیگر می‌شود؛ لقی کم هم باعث افزایش فشار به دستگاه و احتمال شکستگی می‌شود.
2. قالب‌های کوبشی (Forging Dies)
در قالب‌های کوبشی، با وارد کردن ضربه یا فشار بالا توسط دستگاه پرس، شکل قالب به سطح فلز منتقل می‌شود.
کوبش سرد: برای قطعات با دقت بالا و عمق کم، بدون نیاز به حرارت‌دهی
کوبش گرم (فورج گرم): برای تغییر شکل اساسی قطعه، فلز تا نزدیکی دمای خمیری گرم می‌شود.
نکته مهم:
در طراحی این قالب‌ها، محدودیت‌های تغییر فرم باید از ابتدا در نظر گرفته شود تا از ترک خوردگی یا شکست قطعه جلوگیری شود.
3. قالب‌های خم‌کاری (Bending Dies)
این قالب‌ها برای ایجاد زاویه یا خم در ورق‌های فلزی استفاده می‌شوند. ورق بین سنبه و ماتریس قرار گرفته و با فشار پرس، به زاویه دلخواه خم می‌شود.
نکته مهم:
در طراحی خم‌کاری باید به بازگشت فنری فلز دقت کرد؛ یعنی پس از رها شدن فشار، فلز کمی به حالت اول برمی‌گردد و این اثر باید در زاویه طراحی لحاظ شود.
4. قالب‌های کششی (Deep Drawing Dies)
این قالب‌ها برای شکل‌دهی حجمی و عمقی ورق‌های فلزی به کار می‌روند. اساس کار قالب‌های کششی، کشیدن ورق و کاهش ضخامت آن بدون پارگی است.
نمونه‌ی رایج استفاده از این قالب‌ها، تولید قابلمه یا ظروف فلزی است. ابتدا دیسک فلزی درون قالب قرار گرفته و سپس با فشار بالا، شکل مورد نظر روی آن اعمال می‌شود.
نکته کلیدی
طراحی قالب‌های کششی باید بسیار دقیق و مهندسی شده باشد تا از چین‌خوردگی، پارگی یا نازک شدن بیش از حد ورق جلوگیری شود.