Prehardened cold work tool steel for car body dies
Ogólne dane CARMO to stal o dużej wytrzymałości, podatna na hartowanie płomieniowe, indukcyjne i skrośne dostarczana w stanie po prehartowaniu do 24070 HB. Powierzchnia stali może być hartowana płomieniowo bez chłodzenia wodą do twardości 58±2 HRC. Głębokość warstwy zahartowanej wynosi zwykle 4-5 mm, a zahartowana i odpuszczona osnowa stali stanowi dobre podłoże dla warstwy zahartowanej płomieniowo. Stal CARMO może być łatwo naprawiana za pomocą spawania. Skład chemiczny % Stan dostawy Kod kolorystyczny Zastosowania C 0,6 Si 0,35 Mn 0,8 Prehartowana do 24070 HB Czerwony / fioletowy Cr 4,5 Mo 0,5 V 0,2 CARMO to stal narzędziowa do pracy na zimno, która została opracowywana na potrzeby rozwijającego się przemysłu motoryzacyjnego. Skład chemiczny tej stali został tak dobrany, aby powstał jeden uniwersalny gatunek stali narzędziowej na matryce do produkcji nadwozi samochodowych zamiast kilku, zwykle stosowanych, gatunków stali do hartowania płomieniowego i skrośnego. Stal może być wykorzystywana w stanie po hartowaniu płomieniowym lub skrośnym do wycinania i formowania zarówno elementów nadwozia samochodu (cienka blacha) jak i elementów konstrukcyjnych (grubsza blacha). Właściwości WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE Typowe wartoœci w temperaturze pokojowej, 270 HB. Wytrzymałość na rozciąganie, Rm N/mm 2 870 Granica plastyczności, Rp0,2 N/mm 2 670 Wydłużenie A5, % 15 Redukcja powierzchni Z, % 50 INNE WAŻNE WŁAŚCIWOŚCI Całkowita ekonomika oprzyrządowania, tzn. zredukowanie całkowitego kosztu eksploatacji narzędzi - łącznie z przestojami i regeneracją narzędzi - jest bardzo ważna przy wszelkich operacjach tłoczenia. Ma to szczególne znaczenie w przemyśle samochodowym, gdzie bardzo duże zautomatyzowane linie tłoczące funkcjonują zgodnie z koncepcją dokładnie na czas. Koncepcja ta narzuca specjalne wymogi odnośnie właściwości stali wykorzystywanych na narzędzia, takie jak: wysoka ciągliwość zapewniająca maksymalne bezpieczeństwo podczas produkcji wysoka odporność na zużycie, która umożliwi uzyskanie wymaganej liczby detali łatwość konserwacji skracająca czas przestojów. Stal CARMO spełnia wszystkie te wymogi. Ciągliwość stali CARMO jest dużo lepsza niż w przypadku stali typu A2 i D2. Natomiast odporność na zużycie stali CARMO jest porównywalna do stali typu A2. Stal CARMO jest łatwo naprawiana za pomocą spawania. 2
Obróbka cieplna ODPRĘŻANIE Temperatura: 550-650 C (1020-1200 F). Czas utrzymywania: 2 godziny. Schładzanie w piecu do 500 C (930 F), a następnie na powietrzu. HARTOWANIE Zalecane są następujące temperatury i czasy hartowania skrośnego: Temperatura podgrzewania: 600-700 C (1110-1290 F). Temperatura austenityzacji: 950-970 C (1740-1780 F), zwykle 960 C (1760 F). Czas utrzymywania: 30-45 minut. ODPUSZCZANIE Temperaturę odpuszczania pod kątem wymaganej twardości można określić w oparciu o wykres odpuszczania. Odpuszczać dwa razy. Najniższa temperatura odpuszczania to 200 C (390 F). Czas utrzymywania w temperaturze to minimum 2 godziny. TWARDOŚĆ POWIERZCHNIOWA PO ODPUSZCZANIU Wykres odpuszczania Należy zabezpieczyć narzędzie przed odwęgleniem i utlenieniem podczas hartowania. Twardość jako funkcja temperatury austenityzacji. ODPORNOŚĆ NA UDERZENIA ŚRODKI HARTOWNICZE Gaz szybkobieżny / Wymuszony obieg powietrza Kąpiel solna 200-550 C (390-1020 F). Kąpiel w złożu fluidalnym w temperaturze 200-550 C (320-1020 F). Uwaga 1: Odpuszczanie nie powinno być przerywane dopóki detal nie ulegnie schłodzeniu do 25 C (75 F). W przeciwnym wypadku detal może się skurczyć po odpuszczaniu. Uwaga 2: Odpuszczać bezpośrednio po hartowaniu. Uwaga 3: Nie jest zalecane hartowanie w oleju. Temperatura pokojowa. Wymiary próbki bez karbu: 7 x 10 x 55 mm. Próbka hartowana w temperaturze 960 C (1760 F). Hartowana na powietrzu. Odpuszczana dwukrotnie. Twardość rdzenia jako funkcja średnicy dla chłodzenia powietrzem. 3
Zalecenia odnośnie obróbki skrawaniem Poniższe dane dotyczące skrawania to wartości przybliżone, które powinny pomóc w znalezieniu warunków optymalnych. Dane te zostały uzyskane podczas testów dokonanych w stanie po prehartowaniu. Bardziej szczegółowe informacje znaleźć można w broszurze Uddeholm pt. "Zalecenia odnośnie skrawania". TOCZENIE Obróbka narzędziami Parametry skrawania z węglikiem spiekanym Toczenie Toczenie zgrubne precyzyjne Szybkość 130-160 16010 skrawania (vc) f.p.m. 430-530 530-690 Posuw (f) mm/obr. 0,3-0,6-0,3 i.p.r. 0,012-0,023 0,012 Głębokość mm 2-6 skrawania (ap) cal -0,23 Kategoria węglika ISO P20-P30 P10 węglikiem węglikiem bądź cermetem FREZOWANIE Toczenie narz. ze stali szybkotnącej Toczenie precyzyjne 25 60-0,3 0,012 - czołowe oraz frezowanie czołowe nożem kwadratowym Parametry skrawania Szybkość skrawania (vc) Posuw (fz) Głębokość skrawania (ap) Kategoria węglika f.p.m mm/ząb cal/ząb mm cale ISO narzędziami z węglika zgrubne 110-140 360-460 0,2-0,4 0,008-0,016 2-5 -0,20 P20-P40 węglikiem precyzyjne 140-180 460-590 0,1-0,2 0,004-0,008 P10-P20 węglikiem bądź cermetem narzędziami ze stali szybkotnącej precyzyjne 18 60 0,1 0,004 - walcowo-czołowe Rodzaj frezu walcowo-czołowego Parametry skrawania Stały węglik Wkładka z węglików Narzędzia ze stali szybkotnącej Szybkość skrawania (vc) f.p.m. 50 165 120-170 395-560 20 1) 65 1) Posuw (fz) mm/ząb cal/ząb 0,03-0,20 2) 0,001-0,008 2) -0,20 2) 0,003-0,008 2) 0,05-0,35 2) 0,002-0,014 2) Kategoria węglika ISO K20 P20-P40 węglikiem 1) Dla frezów walcowo-czołowych ze stali szybkotnącej z powłokami vc ~28 (90 f.p.m.). 2) W zależności od głębokości promieniowej otworu oraz średnicy narzędzia. WIERCENIE Wiertła kręte ze stali szybkotnącej Średnica wiertła Szybkość skrawania Posuw (f) (vc) mm cale f.p.m. mm/obr. i.p.r. -5-3/16 14* 46* -0,20 0,003-0,008 5-10 3/16-3/8 14* 46* 0,20-0,30 0,008-0,012 10-15 3/8-5/8 14* 46* 0,30-0,35 0,012-0,014 150 5/8-3/4 14* 46* 0,35-0,42 0,014-0,016 *) Dla wierteł ze stali szybkotnącej z powłokami vc ~18 (60 f.p.m.). Wiertła z węglika Rodzaj wiertła Parametry obróbki Wymienne Stały węglik Szybkość skrawania (vc) f.p.m. Posuw (fz) mm/obr. i.p.r. 15000 500-660 70 230 Nakładka z węglików spiekanych 1) - 60 200 0,03-0,10 2) 0,001-0,004 2) 0,10-0,25 2) 0,004-0,01 2) 0,15-0,25 2) 0,006-0,01 2) 1) Wiertła z wewnętrznymi kanalikami chłodzącymi i nakładką z węglików spiekanych. 2) Zależy od średnicy wiertła. SZLIFOWANIE Ogólne zalecenia dotyczące tarcz szlifierskich podano poniżej. Dodatkowe informacje można znaleźć w publikacji Uddeholm Szlifowanie stali narzędziowej. Dobór ściernic Rodzaj szlifowania Szlifowanie czołem ściernicy - ściernica prosta Szlifowanie czołem ściernicy - segmenty Szlifowanie wałków Szlifowanie otworów Szlifowanie profilowe W stanie po prehartowaniu A 46 HV A 24 GV A 46 LV A 46 JV A 100 LV 4
Hartowanie płomieniowe Stosować palnik tlenowo-acetylenowy dla 1250500 l/h przy normalnym płomieniu. Temperatura: 950±30 C (1740±50 F). Twardość: powierzchnia 58±2 HRC, na głębokości 3-4 mm 400 HV10 kg. Zestawienie temperatur ułatwiające ocenę odpowiedniej temperatury hartowania płomieniowego można uzyskać od lokalnego biura Uddeholm. Zalecenia odnośnie spawania OGÓLNE ZALECENIA Podczas spawania stali do pracy na zimno, mogą wystąpić pęknięcia w obrębie strefy metalu spoiny i/lub w strefie wpływu ciepła (SWC). Jednakże, można uniknąć pęknięć poprzez zastosowanie odpowiedniej techniki spawania oraz właściwie dobranych elektrod. Materiał przerobiony plastycznie jest bardziej podatny na spawanie niż odlewy, gdyż posiada wyższą ciągliwość. Ogólnie, ważne są następujące stwierdzenia: Należy zawsze utrzymywać najkrótszą możliwą długość łuku. Otulona elektroda powinna być nachylona pod kątem 90 do krawędzi styku spawanych elementów, aby ograniczyć podtopienie. Ponadto, elektroda powinna być trzymana pod kątem 75-80 do kierunku spawania. Duże spoiny powinny być wykonywane w wyższej temperaturze. Temperatura elementu obrabianego powinna być utrzymywana na jednakowym poziomie podczas spawania. Najlepszym sposobem utrzymania stałej temperatury narzędzia podczas spawania jest użycie izolowanego pojemnika wyposażonego wewnątrz w termostatycznie regulowane elektryczne elementy grzejne. Pierwsze dwie warstwy należy zawsze spawać przy jednakowej ilości ciepła oraz za pomocą elektrod o niewielkiej średnicy (elektroda o średnicy max. 3,25 do spawania metodą MMA lub max 120A do spawania metodą TIG). Najpierw, metal macierzysty zostaje pokryty odpowiednią liczbą ściegów. Wszelkie pozostałe ściegi można nakładać na istniejący metal spoiny, oprócz przypadków, gdy zastosowano elektrody z miękkiego metalu typu 29/9. W przypadku zastosowania miękkiego metalu, należy pozostawić prześwit 3 mm poniżej wykończonej powierzchni, aby zastosować elektrodę utwardzającą w celu uzyskania odpowiedniej twardości powierzchniowej spawanego narzędzia. W przypadku poważnych napraw, metal macierzysty powinien zostać pokryty miękkim stopiwem typu 29/9 (tzn. 29% Cr, 9% Ni elektrody AWS ER312 lub AWS E312). Uzyska się wówczas bardziej ciągliwą spoinę o niższej twardości. Dobór elektrod do spawania zależy od wymaganej twardości metalu spoiny (patrz poniższa tabela). Celem uzyskania wymaganej twardości (wg danych zawartych w tabeli), spoina powinna zostać pokryta przynajmniej 3 warstwami oraz dodatkową warstwą, która zostanie zeszlifowana po zakończeniu spawania. W przypadku spawania stali narzędziowych ostatnia warstwa powinna być zawsze zeszlifowana. Należy zauważyć, iż różnica pomiędzy oczekiwaną a uzyskiwaną twardością metalu spoiny zależy zwykle od metody zeszlifowania ostatniej warstwy. Szlifowanie powinno być zawsze prowadzone zanim obniży się temperatura narzędzia. Jeżeli szlifowanie będzie zbyt zgrubne wskutek czego spoina rozgrzeje się do temperatury czerwonego żaru, wówczas w metalu spoiny pojawią się mikropęknięcia. W przypadku dużych napraw zalecany jest następujący cykl obróbki cieplnej 1. Podgrzać narzędzie do temperatury 20050 (390-480 F). Utrzymać tę temperaturę podczas całej operacji spawania. 2. Powoli schłodzić narzędzie po spawaniu do temperatury 70 C (160 F). 3. Odpuszczać narzędzie w temperaturze 20 C (70 F) poniżej poprzednio zastosowanej temperatury podgrzewania. PRZYGOTOWANIE SPOINY Odpowiednie przygotowanie spoiny jest bardzo ważne. Pęknięcia powinny być zeszlifowane tak, aby dno spoiny było zaokrąglone, a brzegi nachylone pod kątem przynajmniej 30 do pionu. Szerokość dna spoiny powinna wynosić przynajmniej 1 mm ponad średnicę zastosowanej elektrody (wraz z otuliną). Dodatkowe zalecenia odnośnie spawania stali narzędziowych można znaleźć w broszurze Uddeholm pt. Spawanie stali narzędziowych. Elektrody TIG do przerobionej plastycznie stali CARMO Stan materiału Elektrody Twardość po spawaniu Twardość po dodatkowym hartowaniu Hartowany Avesta P7 2) 240 HB Austenityczna Preharto-wany CastoTig 680 2) 230 HB Austenityczna UTPA 73G2 53-56 HRC 57 HRC UTPA 67S 55-58 HRC 52 HRC CastoTig 5 3) 60-64 HRC CARMO/ CALMAX TIG WELD 4) 58-61 HRC 58-61 HRC Temperatura podgrzewania 20050 C (390-480 F) 5
Elektrody MMA (SMAW) do przerobionej plastycznie stali CARMO Stan materiału Elektrody Twardość po spawaniu Twardość po dodatkowym hartowaniu Hartowany Avesta P7 5) ok. 270 HB Austenityczna Preharto-wany Castolin 680S 5) ok. 220 HB Austenityczna 29.9.R 5) ok. 250 HB Austenityczna ESAB OK 84.52 53-54 HRC 49 HRC UTP 67S 55-58 HRC 52 HRC Oerlikon CITODUR 600B 57-60 HRC 53-54 HRC Fontargen E711 57-60 HRC 53-54 HRC CARMO/CALM AX WELD 4) 58-61 HRC 58-61 HRC Temperatura podgrzewania 20050 C (390-480 F) Uwagi: 1) Po spawaniu narzędzie powinno być wolno schładzane. 2) Rdzenie TIG typu AWS ER 312. 3) Elektroda CastoTig 5 nie powinna być stosowana przy większej ilości warstw niż 4, w związku ze zwiększonym ryzykiem pękania spoiny. 4) Elektrody CARMO/CALMAX TIG WELD/WELD posiadają skład chemiczny odpowiadający stali CARMO/CALMAX tzn. podobną reakcję na obróbkę cieplną. 5) Elektrody MMA typu AWS ER 312. produkcji dokładnie na czas, wymogów odnośnie wzrostu wydajności produkcji oraz udzielania gwarancji co do żywotności narzędzi. Tradycyjne stale narzędziowe na narzędzia do tłoczenia są ciągle rutynowo specyfikowane i dobierane, ale często oznacza to pogorszenie pracy i wydajności narzędzia. Odpowiednio dobrane właściwości stali CARMO powodują, iż jest ona lepiej dostosowana do obróbki nowoczesnych materiałów oraz metod produkcji. Stal CARMO gwarantuje większe bezpieczeństwo, konieczne dla zapewnienia optymalnej pracy narzędzia oraz osiągnięcia maksymalnej wydajności. ODPORNOŚĆ NA CZYNNIKI POWODUJĄCE USZKODZENIA Zastosowania do pracy na zimno TYPOWE OBSZARY ZASTOSOWAŃ Zwykłe wykrawanie i formowanie Wysokowydajne wykrawanie i formowanie Głębokie tłoczenie Wybijanie Matryce o skomplikowanych kształtach do wyciskania na zimno Walce Noże Prototypy narzędzi * Stal CARMO jest dostarczana w stanie prehartowanym celem poprawy podatności na hartowanie płomieniowe / indukcyjne, które stanowią zwykłą procedurę hartowania dla stali CARMO. Jednakże stal CARMO może być również hartowana skrośnie. Pozostałe stale w powyższej tabeli są zwykle hartowane skrośnie. Szczegółowe informacje Prosimy o kontakt z lokalnym biurem Uddeholm celem uzyskania dodatkowych informacji dotyczących doboru, obróbki cieplnej i zastosowań stali narzędziowych Uddeholm. TRADYCYJNE STALE NA NARZĘDZIA DO TŁOCZENIA Większość narzędzi do tłoczenia stosowanych obecnie produkowane jest przy użyciu tradycyjnych stali narzędziowych takich jak O1, A2, D2, D3 i D6. Stale te cechują się dobrą odpornością na zużycie, a ich zakres twardości jest odpowiedni dla większości zastosowań. Jednakże niska ciągliwość, słaba podatność na hartowanie płomieniowe i indukcyjne oraz gorsza spawalność tych stali często mają wpływ na obniżenie wydajności i przyczyniają się do zwiększenia kosztów eksploatacji ze względu na występowanie niespodziewanych uszkodzeń narzędzi. Dlatego też, opracowano nową stal narzędziową na narzędzia do tłoczenia czyli stal CARMO. Stal CARMO zapewnia optymalną ekonomikę narzędzi, tzn. najniższy koszt narzędzia na każdy wyprodukowany detal. AKTUALNE WYMOGI W ostatnich latach nastąpiły znaczne zmiany w tłocznictwie. Wprowadzono stal nierdzewną i taśmy powlekane z jednej strony, a z drugiej zastosowano prasy szybkobieżne. Do tego należy dodać wprowadzenie systemu just in time czyli Narzędzie do produkcji elementów podłogi. 6