UDDEHOLM VANADIS 4 EXTRA SUPERCLEAN 3

Transkrypt

1 VANADIS 4 EXTRA SUPERCLEAN 3

2 VANADIS 4 EXTRA VANADIS 4 EXTRA CONSISTENT TOOL PERFORMANCE LONG AND RELIABLE TOOL LIFE With an increased demand for just in time deliveries (JIT) and shorter lead time, it is of utmost importance that the tool life is predictable with a long and reliable performance. This is also a prerequisite to reduce, your down time, cost for tool maintenance and optimize machine utilization. This gives an optimal tooling economy and a competitive production cost. Uddeholm Vanadis 4 properties offer very good combination of wear resistance and ductility. This makes it possible for consistent tool performance for demanding cold work applications such as blanking and forming of austenitic stainless steels and advanced high strength steels (AHSS) where a combination of abrasive, adhesive or mixed wear resistance is needed in combination with resistance to chipping and cracking. MACHINABILITY The tool making process is a very important link in the tooling sequence. In order to achieve a long and reliable tool performance the quality of the tool in terms of surface finish is extremely important. Uddeholm Vanadis 4 offers a very good machinability and grindability compared to other high alloyed PM tool steels, giving the best conditions for an excellent tool quality. This is the result of the well balanced chemistry and the SuperClean production route. 3

3 Krytyczne właściwości stali gwarantujące: PRAWIDŁOWE DZIAŁANIE NARZĘDZIA Właściwą twardość dla danego zastosowania Wysoką odporność na zużycie Wysoką ciągliwość Wysoka odporność na zużycie jest często kojarzona z niską ciągliwością i odwrotnie. Jednak w wielu przypadkach w celu otrzymania optymalnego narzędzia wysoka odporności na zużycie i ciągliwość są istotne. Vanadis 4 to stal narzędziowa do pracy na zimno wytworzona w procesie metalurgii proszków oferująca ekstremalnie dobre połączenie odporności na zużycie i ciągliwości dla narzędzi na specjalne zastosowania. PRODUKCJĘ NARZĘDZI Obrabialność Obróbkę cieplną Stabilność wymiarową podczas obróbki cieplnej Produkcja narzędzi z wysokostopowych stali stwarza problemy z obróbką cieplną i mechaniczną w porównaniu do stali niskostopowych, co często prowadzi do wzrostu kosztów produkcji narzędzi. Z powodu starannie zbalansowanego składu stopowego i wytwarzania w procesie metalurgii proszków Vanadis 4 charakteryzuje się lepszą obrabialnością w porównaniu do stali AISI D2. Bardzo dużą zaletą stali Vanadis 4 jest dużo lepsza stabilność wymiarowa po hartowaniu i odpuszczaniu niż w przypadku innych, wysokostopowych stali narzędziowych do pracy na zimno. Oznacza to na przykład, że Vanadis 4 jest stalą narzędziową odpowiednią do pokryć CVD. Ogólne dane Vanadis 4 jest chromowomolibdenowowanadową stalą stopową cechującą się: Bardzo dobrą ciągliwością Wysoką adhezyjnościerną odpornością na zużycie Wysoką wytrzymałością na ściskanie Dobrą stabilnością wymiarową podczas obróbki cieplnej i pracy Bardzo dobrymi właściwościami hartowania skrośnego Dobrą odpornością na odpuszczanie wtórne Dobrą obrabialnością i szlifowalnością Skład chemiczny % Stan dostawy Kod kolorystyczny C 1,4 Si 0,4 Mn 0,4 Zmiękczona do około 230 HB Cr 4,7 Zielony / Biały z czarną linią poprzeczną Mo 3,5 V 3,7 Zastosowania Stal Vanadis 4 jest odpowiednia dla zastosowań gdzie zużycie adhezyjne i / lub wykruszanie jest główną przyczyną defektów narzędzi, np. Dla miękkich/przywierających materiałów jak austenityczna stal nierdzewna, stal miękka, miedź, aluminium itp., jako materiał obrabiany Dla grubszych materiałów obrabianych W przypadku wysokiej wytrzymałości materiałów obrabianych Stal Vanadis 4 jest także odpowiednia do wykrawania i formowania arkuszy stali o podwyższonej wytrzymałości. Stwarza to wysokie wymagania dotyczące stali narzędziowej w związku z odpornością na zużycie ścierne i ciągliwość. Przykłady: Wykrawanie i formowanie Wykrawanie końcowe Wyciskanie na zimno Prasowanie proszków Głębokie tłoczenie Noże Podłoże do nakładania powłok Właściwości WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE Stal hartowana i odpuszczana do 60 HRC. Temperatura 20 C (68 F) 200 C (390 F) Gęstość kg/m lbs/in 3 0,278 Współczynnik sprężystości MPa psi Współczynnik rozszerzalności cieplnej C od 20 C F od 68 F Przewodność cieplna W/m C Btu in (ft 2 h F) Ciepło J/kg C Btu /lb F ,8 x , ,0 x ,9 x ,0 x C (750 F) ,8 x ,7 x ,5 x

4 UDARNOŚĆ Poniższy wykres przedstawia przybliżoną udarność w temperaturze pokojowej jako funkcję twardości. Oryginalna średnica próbki: φ 105 mm, próbki pobrane z środka i testowane w kierunku poprzecznym. Wymiary próbki: 7 x 10 x 55 mm (0,27 x 0,4 x 2,2 ), gładka. Hartowana pomiędzy 940 C (1725 F) i 1150 C (2100 F) przez 30 minut, powyżej 1100 C (2010 F) przez 15 minut. Chłodzona na powietrzu. Odpuszczana 2 x 2h pomiędzy 525 C (980 F) i 570 C (1060 F). Różnica ciągliwości pomiędzy Vanadis 4 i AISI D2 dla różnych poziomów twardości ŚRODKI HARTOWNICZE Piec próżniowy z gazem szybkobieżnym o wystarczającym nadciśnieniu Kąpiel hartowania stopniowego lub w złożu fluidalnym w temperaturze C ( F) Kąpiel hartowania stopniowego lub w złożu fluidalnym w temperaturze C ( F) Uwaga 1: Odpuszczanie powinno być prowadzone dopóki narzędzie nie osiągnie temperatury 5070 C ( F). Uwaga 2: W celu zachowania optymalnych własności narzędzia szybkość chłodzenia powinna być dobrana dla akceptowalnego odkształcenia. Uwaga 3: Hartowanie stopniowe powinno być poprzedzone chłodzeniem wymuszonym obiegiem powietrza, jeżeli grubość ścianki przewyższa 70 mm (2,75 ). Twardość i austenit szczątkowy jako funkcja temperatury austenityzacji. Obróbka cieplna D2= (NC11LV) WYŻARZANIE ZMIĘKCZAJĄCE Należy zabezpieczyć stal i nagrzać do 900 C (1650 F). Następnie schładzać w piecu o 10 C/h (20 F/h) do 750 C (1380 F), a następnie na powietrzu. ODPRĘŻANIE Po obróbce zgrubnej narzędzie powinno zostać nagrzane do 650 C (1200 F), przy czasie utrzymywania 2 godziny. Schładzać powoli do 500 C (930 F), a następnie na powietrzu. HARTOWANIE Temperatura podgrzewania: C ( F). Temperatura austenityzacji: C ( F). Zazwyczaj 1020 C (1870 F). Dla dużych przekrojów > 70 mm (2,75 ) temperatura 1060 C (1940 F). Czas wytrzymywania: 30 minut do temperatury 1100 C (2010 F), 15 minut dla temperatury >1100 C (2010 F). Czas wytrzymywania = czas dla temperatury hartowania po całkowitym nagrzaniu narzędzia. Zmniejszenie czasu wytrzymania poniżej zalecanego spowoduje zmniejszenie twardości. Należy zabezpieczyć narzędzie przed odwęgleniem i utlenieniem podczas hartowania. 3

5 ODPUSZCZANIE Należy dobrać temperaturę odpuszczania w zależności od wymaganej twardości w oparciu o poniższe wykresy odpuszczania. Odpuszczać przynajmniej dwa razy stosując przy tym natychmiastowe chłodzenie do temperatury pokojowej. Najniższa temperatura odpuszczania 525 C (980 F). Minimalny czas utrzymywania w temperaturze wynosi 2 godziny. W celu uniknięcia zmniejszenia ciągliwości nie należy odpuszczać poniżej 525 C (980 F). W celu uniknięcia wysokiej zawartości austenitu szczątkowego należy dobrać temperaturę odpuszczania powyżej 525 C (980 F). Wykresy odpuszczania 4

6 ZMIANY WYMIAROWE PODCZAS HARTOWANIA I ODPUSZCZANIA Zmiany wymiarowe zostały zmierzone po hartowaniu i odpuszczaniu. Austenityzacja: 1020 C (1870 F)/30 min, chłodzenie w piecu próżniowym co 1,1 C/s (2 F/s) pomiędzy 800 C (1470 F) i 500 C (930 F). Odpuszczanie: 2 x 2 h w różnych temperaturach Wymiary próbki: 80 x 80 x 80 mm (3,15 x 3,15 x 3,15 ) Zmiany wymiarowe podczas hartowania i odpuszczania w długości, szerokości i grubości WYMRAŻANIE Elementy wymagające maksymalnej stabilności wymiarowej mogą być wymrażane w następujący sposób: Natychmiast po hartowaniu, element powinien zostać wymrożony w temperaturze pomiędzy 70 a 80 C (95 do 110 F), przy czasie wygrzewania 13 godzin, a następnie poddany odpuszczaniu. W przypadku stosowania wysokiej temperatury odpuszczania w celu otrzymania żądanej twardości, temperatura powinna być zmniejszona o 25 C (50 F). Należy unikać skomplikowanych kształtów ze względu na ryzyko pękania materiału. 5

7 Obróbka powierzchniowa Niektóre stale do pracy na zimno poddaje się obróbce powierzchniowej w celu zredukowania tarcia i podniesienia odporności na ścieranie. Najpopularniejszymi metodami obróbki jest azotowanie i nakładanie powłok z odpornych na ścieranie warstw nanoszonych w procesach PVD i CVD. Wysoka twardość i ciągliwość w połączeniu z dobrą odpornością na zmiany wymiarowe czyni stal Vanadis 4 idealnym podłożem do nanoszenia różnych powłok. AZOTOWANIE W wyniku azotowania powstaje twarda warstwa powierzchniowa, która jest odporna na zużycie i erozję. Vanadis 4 jest zazwyczaj wysoko odpuszczany w temperaturze około 525 C (980 F). Oznacza to, że użyta temperatura azotowania nie powinna przekraczać C ( F). Poniżej tej temperatury odpuszczania powinno być stosowane azotowanie elektrolityczne. Twardość powierzchni po azotowaniu wynosi około ,2 kg. Grubość powłoki powinna być dobrana do danego zastosowania. OSADZANIE FIZYCZNE Z FAZY GAZOWEJ (PVD) Osadzanie fizyczne z fazy gazowej (PVD) to metoda nakładania warstwy odpornej na zużycie w przedziale temperatur C ( F). OSADZANIE CHEMICZNE Z FAZY GAZOWEJ (CVD) Osadzanie chemiczne z fazy gazowej (CVD) stosowane jest do pokrywania warstwami odpornymi na zużycie w temperaturze około 1000 C (1830 F). Zaleca się, aby narzędzia były oddzielnie hartowane i odpuszczane w piecu próżniowym po obróbce powierzchniowej. Obrabialność Obrabialność i ścieralność dla stali AISI D2 (D2= =NC11LV), PM 23 i Vanadis 4. Wyższy słupek odpowiada lepszej obrabialności/ścieralności. Zalecane parametry obróbki skrawaniem Wartości podane poniżej to przybliżenia, które powinny zostać dopasowane do lokalnych warunków. Stan dostawy: materiał zmiękczone do około 230 HB TOCZENIE Parametry obróbki Szybkość skrawania (vc) Posuw (f) Głębokość cięcia (ap) mm m/min f.p.m. mm/obr. i.p.r. mm cal Obróbka narzędziami z węglikiem spiekanym Skrawanie narz. ze stali szybkotnącej Zgrubna Precyzyjna Skrawanie precyzyjne ,20,4 0,0080, ,080, ,050,2 0,0020,008 0,52 0,020,08 Kategoria węglika ISO K20 *, P20 * K15 *,P15 * * Używać węglików odpornych na zużycie pokrytych metodą CVD WIERCENIE WIERTŁA KRĘTE ZE STALI SZYBKOTNĄCEJ ,050,3 0,0020,012 0,53 0,020,08 Średnica wiertła Szybkość Posuw (f) skrawania (vc) mm cale m/min f.p.m. mm/obr. i.p.r. 5 3/ * 4046 * 0,050,15 0,0020, /163/ * 4046 * 0,150,25 0,0060, /85/ * 4046 * 0,250,30 0,0100, /83/ * 4046 * 0,300,35 0,0120,014 * Dla wierteł ze stali szybkotnącej vc 2224 m/min (7280 f.p.m). WIERTŁA Z WĘGLIKA Parametry obróbki skrawaniem Szybkość skrawania (vc) m/min f.p.m. Posuw (fz) mm/obr. i.p.r. Wymienne Rodzaj wiertła Stały węglik Nakładka z węglików spiekanych 1) ,050,15 2) 0,100,25 2) 0,0020,006 2) 0,0040,01 2) 1) Wiertło z wewnętrznymi kanalikami chłodzącymi i nakładką z węglików spiekanych. 2) Zależy od średnicy wiertła. 0,150,25 2) 0,0060,01 2) 6

8 FREZOWANIE Frezowanie czołowe oraz frezowanie czołowe nożem kwadratowym Parametry obróbki skrawaniem Szybkość skrawania (vc) Posuw (fz) Głębokość skrawania (ap) Kategoria węglika m/min f.p.m mm/ząb cal/ząb mm cale ISO Obróbka narzędziami z węglika Zgrubna ,200,40 0,0080, ,080,16 K20, P20 Pokryte węglikiem * Precyzyjna ,10,2 0,0040, ,08 K15, P15 Pokryte węglikiem * * Używać węglików odpornych na zużycie pokrytych metodą CVD Frezowanie walcowoczołowe Parametry obróbki skrawaniem Szybkość skrawania (vc) m/min f.p.m. Posuw (fz) mm/ząb cal/ząb Kategoria obróbki ISO Rodzaj frezu walcowoczołowego Stały węglik Wkładka z węglików Narzędzia ze stali szybkot. 1) ,030,20 2) 0,0010,008 2) ,080,20 2) 0,0030,008 2) ,050,35 2) 0,0020,014 2) K15 3) 1) Dla frezów ze stali szybkotnącej vc = 1824 m/min (6080 f.p.m). 2) Zależy od średnicy wiertła. 3) Używać węglików odpornych na zużycie pokrytych metodą CVD SZLIFOWANIE Ogólne zalecenia dotyczące tarcz szlifierskich podano poniżej. Dodatkowe informacje dotyczące zalecanych ściernic znajdują się w publikacji Uddeholm Szlifowanie stali narzędziowej. Zalecenia dotyczące ściernic Rodzaj szlifowania Stal po miękkim wyżarzaniu Szlifowanie czołem ściernicy ściernica prosta A 46 HV Po hartowaniu B151 R50 B3 1) A 46 HV 2) Szlifowanie czołem ściernicy segmenty A 24 GV A 46 FV A 46 FV 2) Szlifowanie wałków A 60 KV B151 R75 B3 1) A 60 KV 2) Szlifowanie otworów A 60 JV B151 R75 B3 1) A 60 KV 2) Szlifowanie profilowe A 100 LV B126 R100 B6 1) A 80 JV 2) 1) Dla tego zastosowania o ile to możliwe używać ściernic CBN 2) Preferowane ściernice zawierające spieki Obróbka elektroiskrowa (EDM) Jeżeli proces obróbki elektroiskrowej (EDM) odbywa się na materiale zahartowanym i odpuszczonym, należy wtedy zakończyć proces precyzyjną obróbką iskrową, tj. prądem o niskim napięciu i wysokiej częstotliwości. Optymalne wyniki osiągnie się po przeszlifowaniu wypolerowaniu obrabianej powierzchni, a narzędzie powinno zostać poddane ponownemu odpuszczaniu w temperaturze około 25 C (45 F) niższej niż ostatnia temperatura odpuszczania. W przypadku obróbki elektroiskrowej materiałów o dużych rozmiarach lub skomplikowanych kształtach Vanadis 4 powinien być wysoko odpuszczony w temperaturze >500 C (930 F) 7

9 Względne porównanie stali narzędziowych Uddeholm do pracy na zimno WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁU I ODPORNOŚĆ NA MECHANIZMY USZKODZEŃ Gatunek Uddholm Twardość odporność na plast. deformację Obrabialność Szlifowalność Stabilność wymiarowa Odporność na Zużycie Zużycie adhezyjne ścierne przywier. Odporność na pęknięcia zmęczeniowe Ciągliwość odporność na łuszczenie Udarność odporność na pęknięcia Konwencjonalne stale do pracy na zimno Stale proszkowe narzędziowe Stale proszkowe szbykotnące Konwencjonalna stal szybkotnąca 8

10 VANADIS 4 EXTRA POWDER METALLURGY PROCESS HEAT TREATMENT ROLLING MILL FORGING MACHINING STOCK The Powder Metallurgy process In the powder metallurgy process nitrogen gas is used to atomise the melted steel into small droplets, or grains. Each of these small grains solidifies quickly and there is little time for carbides to grow. These powder grains are then compacted to an ingot in a hot isostatic press (HIP) at high temperature and pressure. The ingot is then rolled or forged to steel bars by conventional methods. The resulting structure is completely homogeneous steel with randomly distributed small carbides, harmless as sites for crack initiation but still protecting the tool from wear. Large slag inclusions can take the role as sites for crack initiation instead. Therefore, the powder metallurgical process has been further developed in stages to improve the cleanliness of the steel. Powder steel from Uddeholm Tooling is today of the third generation. It is marketed under the brand SUPERCLEAN 3 and is considered the cleanest powder metallurgy tool steel product on the market. HEAT TREATMENT Prior to delivery all of the different bar materials are subjected to a heat treatment operation, either as soft annealing or hardening and tempering. These operations provide the steel with the right balance between hardness and toughness. MACHINING Before the material is finished and put into stock, we also rough machine the bar profiles to required size and exact tolerances. In the lathe machining of large dimensions, the steel bar rotates against a stationary cutting tool. In peeling of smaller dimensions, the cutting tools revolve around the bar. To safeguard our quality and guarantee the integrity of the tool steel we perform both surface and ultrasonic inspections on all bars. We then remove the bar ends and any defects found during the inspection. 11

11 VANADIS 4 EXTRA Europe Austria Representative office Albstraße 10 DE73765 Neuhausen Telephone: Belgium Europark Oost 7 B9100 SintNiklaas Telephone: Croatia BÖHLER Zagreb d.o.o za trgovinu Zitnjak b.b Zagreb Telephone: Telefax: Czech Republic BÖHLER CZ s.r.o. Division Uddeholm U Silnice Praha 6, Ruzyne Telephone: ,8 Denmark A/S Kokmose 8, Bramdrupdam DK6000 Kolding Telephone: Estonia TOOLING AB Silikatsiidi 7 EE11216 Tallinn Telephone: Finland OY AB Ritakuja 1, PL 57 FI01741 VANTAA Telephone: France Head office Z.I. de MitryCompans, 12 rue Mercier, FR77297 Mitry Mory Cedex Telephone: +33 (0) Branch offices S.A. 77bis, rue de Vesoul La Nef aux Métiers FR25000 Besançon Telephone: +33 (0) LE POINT ACIERS Aciers à outils Z.I. du Recou, Avenue de Champlevert FR69520 GRIGNY Telephone: +33 (0) LE POINT ACIERS Aciers à outils Z.I. Nord 27, rue François Rochaix FR01100 OYONNAX Telephone: +33 (0) Germany Head office Hansaallee 321 DE40549 Düsseldorf Telephone: Branch offices Falkenstraße 21 DE65812 Bad Soden/TS Telephone: Albstraße 10 DE73765 Neuhausen Telephone: Friederikenstraße 14b DE06493 Harzgerode Telephone: Great Britain DIVISION BOHLER (UK) LIMITED European Business Park Taylors Lane, Oldbury GBWest Midlands B69 2BN Telephone: Telefax: Greece STASSINOPOULOS STEEL TRADING S.A. 20, Athinon Street GRPiraeus Telephone: SKLERO S.A. Heat Treatment and Trading of Steel Uddeholm Tool Steels Industrial Area of Thessaloniki P.O. Box 1123 GR57022 Sindos, Thessaloniki Telephone: Hungary TOOLING/BOK Dunaharaszti, Jedlik Ányos út 25 HU2331 Dunaharaszti 1. Pf. 110 Telephone/fax: Ireland Head office: DIVISION BOHLER (UK) LIMITED European Business Park Taylors Lane, Oldbury UKWest Midlands B69 2BN Telephone: Telefax: Dublin: Telephone: Italy Divisione della Bohler Uddeholm Italia S.p.A. Via Palizzi, 90 IT20157 Milano Telephone: Latvia TOOLING LATVIA SIA Piedrujas Street 7 LV1035 Riga Telephone: Telefax: Lithuania TOOLING AB BE PLIENAS IR METALAI T. Masiulio 18B LT52459 Kaunas Telephone: , The Netherlands Isolatorweg 30 NL1014 AS Amsterdam Telephone: Norway A/S Jernkroken 18 Postboks 85, Kalbakken NO0902 Oslo Telephone: Poland BOHLER POLSKA Sp. z.o.o./co. Ltd. ul. Kolejowa 291, Dziekanów Polski, PL05092 Lomianki Telephone: , 203, Portugal F RAMADA Aços e Industrias S.A. P.O. Box 10 PT3881 Ovar Codex Telephone: Romania BÖHLER Romania SRL Atomistilor Str. No com. Magurele, Jud. Ilfov. Telephone: Telefax: Russia TOOLING CIS 9A, Lipovaya Alleya, Office 509 RU Saint Petersburg Telephone: Slovakia BohlerUddeholm Slovakia s.r.o. divizia Csl.Armády ˇ 5622/5 SK Martin Telephone: +421 (0) Slovenia Representative office Divisione della Bohler Uddeholm Italia S.p.A. Via Palizzi, 90 IT20157 Milano Telephone: Spain Head office Guifré ES08918 Badalona, Barcelona Telephone: Branch office Barrio San Martín de Arteaga,132 Pol.Ind. Torrelarragoiti ES48170 Zamudio (Bizkaia) Telephone: Sweden Head office TOOLING SVENSKA AB Aminogatan 25 SE Mölndal Telephone: Branch offices TOOLING SVENSKA AB Box 45 SE Anderstorp Telephone: TOOLING SVENSKA AB Box 148 SE Eskilstuna Telephone: TOOLING SVENSKA AB Aminogatan 25 SE Mölndal Telephone: TOOLING SVENSKA AB Nya Tanneforsvägen 96 SE Linköping Telephone: TOOLING SVENSKA AB Derbyvägen 22 SE Malmö Telephone: TOOLING SVENSKA AB Honnörsgatan 16A SE Växjö Telephone: Switzerland HERTSCH & CIE AG General Wille Strasse 19 CH8027 Zürich Telephone: Turkey Head office ASSAB Korkmaz Celik A.S. Organize Sanayi Bölgesi 2. Cadde No: 26 Y. Dudullu Umraniye Istanbul Turkey Telephone: /

12 Network of excellence Uddeholm is present on every continent. This ensures you highquality Swedish tool steel and local support wherever you are. Assab is our whollyowned subsidiary and exclusive sales channel, representing Uddeholm in various parts of the world. Together we secure our position as the world s leading supplier of tooling materials.