Stale narzdziowe do pracy na gorco s przeznaczone na narzdzia pracujce w zakresie temp C.

Transkrypt

1 Stale narzdziowe do pracy na gorco s przeznaczone na narzdzia pracujce w zakresie temp C. Stale te stosowane s m.in. na matryce, przebijaki, trzpienie, formy odlewnicze i narzdzia do wyciskania, dlatego wymaga si, aby nie ulegały trwałym zmianom kształtu i pkniciom przy silnych, czsto dynamicznych naciskach oraz szybkim nagrzewaniu i chłodzeniu podczas pracy.

2 Wymagania stawiane stalom narzdziowym do pracy na gorco: odporno na odkształcenie w wysokiej temperaturze odporno na obcienia dynamiczne i działanie karbu odporno erozyjna (matryce do kucia, formy odlewnicze) odporno na zmczenie cieplne skrawalno (dodatek siarki zwiksza skrawalno, natomiast pogarsza inne wane własnoci, a mianowicie wytrzymało zmczeniow i udarno) minimalne zmiany kształtu podczas obróbki cieplnej

3 Ze wzgldu na trudne warunki pracy i wymagane wysokie własnoci uytkowe, stale do pracy na gorco czsto wytapia si stosujc przedmuchiwanie argonem w kadzi, rafinacj próniow lub przetapianie elektroulowe. Przedmuchiwanie argonem w kadzi

4 Metody te wpływaj korzystnie na zwikszenie czystoci i jednorodnoci stali, zaznaczajce si coraz wyraniej wraz ze zwikszeniem przekroju półwyrobów. Towarzyszy temu zwikszenie własnoci uytkowych stali i trwałoci wykonanych z nich narzdzi.

5 Skład chemiczny stali narzdziowych do pracy na gorco jest zaleny od warunków pracy narzdzi wykonanych z tych stali. Kryteria doboru składu chemicznego ustala si po analizie dominujcych mechanizmów zuycia poszczególnych grup narzdzi i wynikajcych std wymaga, co do własnoci uytkowych stali. Pod pojciem zuycia rozumiemy ubytek materiału z powierzchni narzdzi, który nastpił pod wpływem tarcia i towarzyszcych mu zjawisk fizycznych lub chemicznych.

6 Najczstsz przyczyn zuywania si narzdzi do pracy na gorco jest zmczenie cieplne na skutek cyklicznego nagrzewania i chłodzenia warstwy powierzchniowej. Naprenia cieplne czsto przekraczaj temperaturow wytrzymało zmczeniow, a niekiedy granic plastycznoci. Powoduje to po pewnym czasie utworzenie na powierzchni roboczej narzdzi charakterystycznej siatki pkni pogłbiajcych si podczas dalszej pacy.

7 Procesy przyczyniajce si do zmniejszenia trwałoci eksploatacyjnej narzdzi do pracy na gorco zachodz w podwyszonych temperaturach przy duych naciskach powierzchniowych, niekorzystnych warunkach smarowania oraz przy jednoczesnych oddziaływaniach cyklicznych obcie cieplnych i mechanicznych powodujc zuycie adhezyjne i cierne.

8 RODZAJE ZUY STALI STOPOWYCH NARZDZIOWYCH DO PRACY DO GORCO

9 ZUYCIE ADHEZYJNE W niesprzyjajcych warunkach smarowania i kontaktu lub w razie pracy na sucho pary cierne tworz nierozdzielne wizania adhezyjne. Konsekwencje, to zgrzewanie na zimno, zacieranie si, porysowania, naderki, zakleszczenia, nawarstwianie si krawdzi, mikropknicie narzdzia.

10 ZUYCIE CIERNE Usuwanie materiału przez czstki twarde z ostrymi brzegami, które dostaj si pomidzy współpracujce powierzchnie. Konsekwencje, to zarysowania, zmiany wymiarów i wytarte skazy na teksturowanych powierzchniach narzdzi.

11 ZMCZENIE POWIERZCHNIOWE Powtarzajce si, naprzemienne naprenia mechaniczne prowadz do tworzenia si i rozprzestrzeniania pkni (poprzecznych i wierzchołkowych) pod obcion powierzchni, która zostaje w ten sposób zniszczona.

12 ZUYCIE DYFUZYJNE Zuycie nastpuje w wyniku wzajemnego przenikania atomów materiału ostrza do materiału skrawanego i odwrotnie, zwłaszcza w strefie styku metalicznego w momencie zetknicia obu materiałów. Rónice własnoci mechanicznych warstwy dyfuzyjnej i podłoa decyduj o postaci zuycia narzdzi.

13 OBRÓBKA CIEPLNA STALI NARZDZIOWYCH STOPOWYCH DO PRACY NA GORCO Narzdzia wykonane ze stali narzdziowych do pracy na gorco osigaj wymagane własnoci uytkowe po właciwie przeprowadzonej obróbce cieplnej, umoliwiajce pełne wykorzystanie oddziaływania pierwiastków stopowych wprowadzonych do stali. Stale narzdziowe do pracy na gorco, w wikszoci przypadków, dostarcza si w stanie wyarzonym zmikczajco. Zapewnia to dobr obrabialno i jednorodny rozkład wglików w osnowie ferrytu. Narzdzia wykonane przez obróbk skrawaniem poddaje si hartowaniu i wysokiemu odpuszczaniu.

14 W celu zmniejszenia napre cieplnych stosuje si wielostopniowe nagrzewanie do temperatury austenityzowania. Nagrzewanie i wygrzewanie w temperaturze wyszej od 650 C powinno by przeprowadzone w piecach z atmosferami ochronnymi w celu zabezpieczenia narzdzi przed odwgleniem i utlenieniem. Dwukomorowy agregat firmy Ibsen przeznaczony do hartowania narzdzi w atmosferze ochronnej [1]

15 Temperatura austenityzowania stali narzdziowych do pracy na gorco jest zawarta w zakresie C. Wynika to z koniecznoci rozpuszczenia wikszoci wglików stopowych w austenicie, dziki czemu uzyskuje si wymagan hartowno stali, a po zahartowaniu martenzyt listwowy nasycony pierwiastkami stopowymi i wglem. Struktura taka umoliwia wydzielanie wglików stopowych typu M7C3, M4C3 lub M2C podczas odpuszczania i zwizany z tym efekt twardoci wtórnej.

16 Zalenotwardoci od temperatury odpuszczania dla wybranych stali narzdziowych do pracy na gorco [2]

17 Parametry austenityzowania powinny by jednak tak dobrane, aby nie dopuci do nadmiernego rozrostu ziarn austenitu pierwotnego, gdy powoduje to zmniejszenie cigliwoci stali. Hartowanie narzdzi małych i o prostych kształtach wykonuje si w oleju, natomiast narzdzi duych w spronym powietrzu, w rozpylonej mgle wodnej lub z przystankiem izotermicznym i nastpnie w powietrzu. Due matryce hartuje si izotermicznie, zabezpieczajc dziki temu odkształceniu, a nawet pkniciu narzdzi, uzyskujc przez to struktur bainitu dolnego.

18 Grupa stali Znak stali C rednie stenie pierwiastków 1), % Mn Si Cr Mo V inne Temperatura, C Hartowania Odpuszczania Minimalna twardo po obróbce cieplnej, HRC 32CrMoV ,32 0,3 0,25 3 2,8 0, X37CrMoV5-1 0,37 0,4 1 5,2 1,3 0, Cr-Mo-V X40CrMoV5-1 0,4 0,4 1 5,2 1, X38CrMoV5-3 0,38 0,4 0, , CrMoV13-5 0, 5 0,7 0, 5 3,3 1,5 0, Cr-W-V X30WCrV9-3 0,3 0,3 0,25 2,8-0,4 W: Cr-Mo-W-V X35CrWMoV5 0,35 0,35 1 5,1 1,4 0,35 W: 1, Wieloskładnikowe 38CrCoWV ,38 0,35 0,35 4,4 0,4 1,9 W: 4,2 Co: 4, Niskostopowe 55NiCrMoV7 0,55 0,75 0,25 1 0,4 5 0,1 Ni: 1, )P 0,03, S 0,02.

19 Po zahartowaniu narzdzi przeprowadza si odpuszczanie, bez zmniejszania temperatury narzdzi poniej C. W celu ułatwienia przemiany austenitu szcztkowego stosuje si odpuszczanie dwukrotne. Najczciej odpuszczanie prowadzi si w temperaturze wystpowania efektu twardoci wtórnej lub o C wyszej, zapewniajcej przy niewielkim zmniejszeniu twardoci zwikszenie cigliwoci i odpornoci stali na zmczenie cieplne. Temperatura odpuszczania stali do pracy na gorco powinna by wysza od temperatury pracy narzdzi.

20 Wady obróbki cieplnej narzdzi wynikaj z niedotrzymania załoonych parametrów technologicznych ich wytwarzania. Czsto jednak wady po obróbce cieplnej wynikaj z nieprawidłowo przeprowadzonych procesów metalurgicznych, obróbki plastycznej na gorco i obróbki cieplnej półwyrobów. W tabeli przedstawiono błdy technologiczne w obróbce cieplnej i spowodowane nimi wady narzdzi stali stopowych narzdziowych do pracy na gorco.

21 Zabieg technologiczny obróbki cieplnej narzdzi Urzdzenie do obróbki cieplnej Błdy technologiczne podczas obróbki cieplnej narzdzi Wady narzdzi obrobionych cieplnie Podgrzewanie do hartowania Za dua szybkopodgrzewania Paczenie si lub pkanie Brak atmosfery ochronnej, zuyta zanieczyszczona kpiel solna, złe zabezpieczenie przed atmosfer utleniajc Odwglanie i utlenianie powierzchni Wygrzewanie w temperaturze hartowania Piece z atmosfer ochronn, solne kpielowe lub zwykłe bez atmosfery ochronnej Za niska temperatura lub za krótki czas austenityzowania Zbyt małe nasycenie austenitu pierwiastkami stopowymi i wglem, a std za niskie własnoci wytrzymałociowe, niska odporno na odpuszczanie Za wysoka temperatura lub za długi czas austenityzowania Nadmierny rozrost ziarn austenitu pierwotnego i zwizane z tym zmniejszenie własnoci plastycznych i udarnoci Chłodzenie po austenityzowaniu Wanny hartownicze z cieczami chłodzcymi, kpiele solne, specjalne urzdzenia do chłodzenia Zbyt dua szybkochłodzenia, niewłaciwy sposób zanurzania Zbyt mała szybkochłodzenia, niewłaciwa temperatura lub czas wytrzymania przy chłodzeniu izotermicznym Paczenie si i pknicia Za niskie własnoci uytkowe Opuszczanie Piece z atmosfer ochronn, kpielowe solne lub zwykłe bez atmosfery ochronnej Za dua szybkopodgrzewania Niedotrzymanie załoonej temp. i czasu odpuszczania Paczenie si i pknicia Obnione własnoci uytkowe

22 PRZYKŁADY STRUKTUR WYBRANYCH STALI DO PRACY NA GORCO

23 Materiały metalowe b) a) 10 µm 10 µm Struktura badanych stali w stanie zahartowanym: a) WLWT z temperatury 1120 C, b) WCLV z temperatury 1060 C [3] Copyright by L.A. Dobrza ski, IMIiB, Gliwice

24 a) b) 12,5 µm 12,5 µm Strukura stali WLWT z ujawnionymi ziarnami austenitu pierwotnego, austenityzowanej w temperaturze a) 1060 C b) 1180 C [3]

25 a) b) 12,5 µm 25 µm Struktura stali WCLV z ujawnionymi ziarnami austenitu pierwotnego, austenityzowanej w temperaturze a) 1120 C b) 1150 C [3]

26 PRZYKŁDY ZASTOSOWA STALI STOPOWYCH NARZDZIOWYCH DO PRACY NA GORCO

27 ZESPÓL NARZDZI DO WYCISKANIA 1- matryca, 2- piercie, 3- pilot, 4- stempel, 5- wkrt, 6- trzpie oprawki

28 SCHEMAT PROCESU KUCIA MATRYCOWEGO