STAL NARZĘDZIOWA DO PRACY NA GORĄCO

Transkrypt

1 STAL NARZĘDZIOWA DO PRACY NA GORĄCO

2 Żywotność narzędzi wzrasta wraz ze wzrostem twardości roboczej Najważniejszymi czynnikami, pomiędzy innymi, które mogą skutkować zmniejszeniem kosztów produkcji są długi czas życia narzędzia, mała ilość przeglądów i małe koszty postojowe. To praktycznie jest osiągane poprzez użycie materiałów narzędziowych, które na przykład są wysoce jednorodne i posiadają wysoką mikro-czystość, powodujące znaczące opóźnienie początku pojawienia się pęknięć cieplnych. Dodatkowo, wysoki potencjał udarności oznacza dla pewnych zastosowań, że zwiększenie żywotności narzędzia może być osiągnięte poprzez zwiększenie twardości roboczej. Stosowanie tak specjalnego materiału narzędziowego może spowodować kilka korzyści dla użytkownika, w całym czasie użytkowania narzędzia, z powodu: Dłuższego życia narzędzia Mniejszej ilości narzędzi Rzadszej wymiany narzędzi Mniejszej ilości napraw Dłuższego czasu pracy narzędzia między naprawami 2

3 Jakościowe porównanie Charakterystyki jakości Wyjątkowe właściwości nowej stali narzędziowej huty BÖHLER W400 VMR zależą nie tylko od dobranego składu chemicznego, lecz także od następujących technologicznych etapów produkcji: Wybór wysoko-czystego materiału wyjściowego do wytopu Przetop w próżni (VMR) Zoptymalizowane wyżarzanie dyfuzyjne i obróbka strukturalna Końcowa, specjalna obróbka cieplna dla uzyskania doskonałej struktury wyżarzonej 3

4 Własności Optymalne właściwości materiałowe zostały osiągnięte w stali BÖHLER W400 VMR dzięki wyrównanej kombinacji zmodyfikowanego składu chemicznego i zoptymalizowanej drogi produkcyjnej; Dobra makro i mikrostruktura z najmniejszym stopniem segregacji Najmniejsze zawartości gazu Najmniejsza zawartość niepożądanych pierwiastków śladowych Doskonała jednorodność i izotropia Najwyższy stopień czystości Najwyższa udarność Najlepsza polerowalność Najlepsza przewodność cieplna Najwyższa stabilność wymiarowa podczas obróbki cieplnej Dobra obrabialność Wyższa twardość robocza (mniejsze zużycie cieplne, wyższa wytrzymałość cieplna) Zastosowanie Mocno obciążone narzędzia do pracy na gorąco, głównie do obróbki stopów metali lekkich; na trzpienie, stemple, matryce, narzędzia do wyciskania na gorąco rur i prętów, narzędzia do produkcji tulej, śrub, nakrętek, nitów. sworzni, na kokile, na formy do odlewania ciśnieniowego, wkładki do form, noże do cięcia na gorąco oraz na formy do tworzyw sztucznych. Skład chemiczny (%) C Si Mn Cr Mo V 0,36 0,20 0,25 5,00 1,30 0,45 Normy EN/ DIN AFNOR ~ Z36CDV5 ~X37CrMoV5-1 ~Z38CDV5 AISI UNS GOST ~H11 ~T20811 ~4Ch5MFS 4

5 Udarność stali narzędziowych do pracy na gorąco w zależności od procesu wytwarzania Porównując różne jakości materiałów standardowy, ISOBLOC i VMRzauważamy, że materiał posiadający wysoką jednorodność, wysoką izotropię i wysoką mikro-czystość posiada także najwyższe poziomy udarności. Jedną z najlepszych metod badania udarności jest udarowa próba zginania. Próbka z karbem o wymiarach 7 x mm, ulepszona cieplnie do 45 ± 2 HRC została użyta do badania (zgodnie z STAHL-EISEN-Prüfblatt SEP 1314, kwiecień 1990). BÖHLER W400 VMR posiada ekstremalnie wysoką udarność we wszystkich kierunkach do wymiaru 810 x 365 x 3000 mm lub 710 x 450 x 3000 mm. Podsumowując poziomy mikro-czystości różnych gatunków produkowanych w różnych procesach widzimy, że BÖHLER W400 VMR posiada poziom mikroczystości porównywalny do tych, które są generalnie wymagane tylko w przemyśle lotniczym. Wartości w granicach 10 lub 5 zgodnie ze standardem niemieckim DIN 50602/KO może być również osiągnięta w jakościach ISODISK i ISOBLOC. Jednak dla BÖHLER W400 VMR wartość KO wynosząca 5 jest maksymalną wartością pasma rozrzutu. Mikrografia pokazuje doskonałą jednorodność mikrostruktury uzyskanej w procesie produkcji poprzez VAR. 5

6 Mikro-czystość i mikrostruktura Mikrostruktury wyżarzone: jakość standardowa jakość VMR Ocena mikrostruktury i mikro-segregacji stali narzędziowych do pracy na gorąco prowadzona jest zgodnie z STAHL- EISEN-Prüfblatt SEP 1614, wrzesień 1996 lub zgodnie ze specyfikacją NADCA. Mikrostruktura stali BÖHLER W400 VMR odpowiada wzorcom GA1 do GA5, GB1 do GB4 i GC1 do GC2. Mikrosegregacja stali BÖHLER W400 VMR odpowiada wzorcom dla najlepszych gatunków: SA1, SA2 i SA3. 6

7 Obróbka cieplna Wyżarzanie zmiękczające Temperatura 800 do 850 C Kontrolowane, wolne chłodzenie w piecu z prędkością C/godz. do ok. 600 C, później chłodzenie na powietrzu. Twardość max 205 HB Schemat obróbki cieplnej Wyżarzanie odprężające Temperatura 600 do 650 C Wolne chłodzenie w piecu; ma na celu zmniejszenia naprężeń powstałych w wyniku intensywnej obróbki mechanicznej lub przy skomplikowanych kształtach. Po nagrzaniu materiału na wskroś utrzymywać 1-2 godz. w atmosferze neutralnej. Hartowanie Temperatura 980 do 990 C Olej, kąpiel solna ( C), powietrze, próżnia z chłodzeniem gazowym. Po wyrównaniu temperatury w rdzeniu czas austenityzacji wynosi: 15 do 30 minut. Uzyskiwana twardość: HRC w oleju lub kąpieli solnej HRC w powietrzu lub próżni W celu przeciwdziałania rozrostowi ziaren hartowanie musi być wykonywane z zalecanej temperatury 980 do 990 C Z powodu wyjątkowej udarności stali BÖHLER W400 VMR istnieje możliwość podwyższenia twardości roboczej narzędzi o 1 2 HRC, co spowoduje późniejsze pojawianie się pęknięć cieplnych. 7

8 Odpuszczanie Wolne nagrzewanie do temperatury odpuszczania bezpośrednio po hartowaniu / czas przebywania w piecu 1 godzina na każde 20 mm grubości materiału, lecz nie mniej niż 2 godz. / chłodzenie na powietrzu. Zalecane jest minimum dwukrotne odpuszczanie. Trzeci cykl odpuszczania w celu zmniejszenia naprężeń może być wskazany i korzystny. 1.odpuszczanie ok.30 C powyżej temperatury na maksymalną twardość wtórną. 2.odpuszczanie na twardość roboczą. Krzywa odpuszczania pokazuje średnie twardości odpuszczonego materiału. 3.odpuszczanie z temp.30 do 50 C niższej od najwyższej temperatury odpuszczania. Krzywa odpuszczania Temperatura hartowania 990 o C Wymiary próbki 20x20 mm Obróbka powierzchniowa Azotowanie Stal zalecana do azotowania Spawanie Istnieje generalna skłonność stali narzędziowych do pękania podczas procesu spawania. Jeśli operacja ta nie może być pominięta prosimy skontaktować się z ekspertami BÖHLER Schweißtechnik w celu uzyskania niezbędnych informacji 8

9 Krzywe CTP ciągłego chłodzenia Skład chemiczny (%) C Si Mn P S Cr Mo Ni V W N Al. 0,37 0,20 0,18 <0,003 0,002 4,83 1,23 0,06 0,44 <0,05 0,0038 0,011 Temp. austenityzacji: 990 o C Czas austenityzacji: 15 minut twardość Vickers a 0, parametr chłodzenia λ, tzn. czas chłodzenia z o C w sek. x10-2 Próbka λ HV 10 a 0, b 0, c 0, d 1,1 595 e f g h j k l m Ilościowy diagram fazowy B P K M A bainit perlit węgliki martenzyt austenit 1 powierzchnia 2 rdzeń 3 test Jominy ego 9

10 Własności fizyczne 20 o C 500 o C 600 o C Gęstość kg/dm 3 7,80 7,64 7,60 Przewodność cieplna w.. o C W/(m*K) (stan ulepszony cieplnie) 100 o C 200 o C 300 o C 400 o C 500 o C 600 o C 700 o C 32,1 32,6 32,8 32,6 32,1 30,5 29,6 10

11 Zalecenia dla obróbki mechanicznej Rodzaj obróbki *) Materiał Prędkość Głębokość Posuw narzędzia 1) robocza robocza Chłodziwo Przedzgrubna P35 1) 80 m/min 1,0 14 mm chłodziwo Toczenie Zgrubna P25 1) 120 m/min 0,8 8 mm chłodziwo Zgrubna P15 1) 180 m/min 0,3 2 mm chłodziwo Zgrubna P25 1) sprężone 120 m/min 0,15 5 mm powietrze Frezowanie Wykańczająca P25 1) 0,10 sprężone 140 m/min 1 mm mm/ząb powietrze HSS 0,16 zależy od 18 m/min mm/ząb narzędzia chłodziwo D= mm P25 1) 0, m/min -- chłodziwo mm/ząb Wiercenie D= mm P25 1) 100 m/min 0, chłodziwo D= 0-20 mm K20 70 m/min 0, chłodziwo *) dla materiału wyżarzonego 1) narzędzia z pokryciami wielowarstwowymi Materiał Rodzaj obróbki **) narzędzia Płytki z indeksowanymi Zgrubna wkładkami d15 r3,5 Płytki z węglików Właściwa spiekanych (TiAlN) d8 Płytki z węglików Końcowa spiekanych (TiAlN) d6 **) dla twardości roboczej ok. 50 HRC Prędkość robocza Posuw Głębokość robocza Chłodziwo 330 m/min 0,2 mm/ząb 0,4 mm na sucho 360 m/min 0,2 mm/ząb 0,5 mm olejowe 400 m/min 0,12 mm/ząb 0,15 mm olejowe Optymalne parametry obróbcze mogą być tylko podane przez producenta maszyny. 11

12