UDDEHOLM STAVAX ESR
UDDEHOLM STAVAX ESR UDDEHOLM STAVAX ESR Uddeholm Stavax ESR is a premium stainless mould steel for small and medium inserts and cores. Uddeholm Stavax ESR combines corrosion and wear resistance with excellent polishability, good machinability and stability in hardening. Mould maintenance requirement is reduced by assuring that core and cavity surfaces retain their original finish over extended operating periods. When compared with non stainless mould steel, Uddeholm Stavax ESR offers lower production costs by maintaining rust free cooling channels, assuring consistent cooling and cycle time. This classic stainless tool steel is the right choice when rust in production is unacceptable and where requirements for good hygiene are high, as within the medical industry, optical industry and for other high quality transparent parts. Uddeholm Stavax ESR is a part of the Uddeholm Stainless Concept 3
Ogólne dane STAVAX ESR jest wysokogatunkową, nierdzewną stalą narzędziową o następujących właściwościach: dobra odporność na korozję dobra polerowalność dobra odporność na zużycie dobra obrabialność dobra stabilność wymiarowa podczas hartowania Połączenie tych cech sprawia, że stal charakteryzuje się doskonałymi właściwościami w produkcji. Praktyczne korzyści wynikające z dobrej odporności na korozję form do tworzyw to w skrócie: Niższe koszty regeneracji form. Powierzchnia wykrojów matrycy zachowuje pierwotne wykończenie przy długich cyklach produkcyjnych. Formy przechowywane bądź eksploatowane w wilgotnym otoczeniu nie wymagają specjalnych zabezpieczeń. Niższe koszty produkcji. W związku z tym, że kanały chłodzące nie ulegają korozji (w przeciwieństwie do konwencjonalnych stali na formy), wymiana ciepła, a także wydajność chłodzenia są stałe w trakcie eksploatacji formy. Te korzyści, wraz z dużą odpornością na zużycie stali STAVAX ESR powodują, że formy nie wymagają częstej regeneracji mają dłuższą żywotność, co ostatecznie daje duże oszczędności. Uwaga: Stal STAVAX ESR produkowana jest przy użyciu techniki przetopu elektrożużlowego (ESR) w wyniku czego stal charakteryzuje się niską zawartością wtrąceń. Zastosowania Mimo, że stal STAVAX ESR jest zalecana dla wszystkich rodzajów narzędzi formierskich, jej szczególne właściwości sprawiają, że jest ona wyjątkowo dobra jako materiał na formy gdzie spełnione mają być następujące wymagania: Odporność na korozję / rdzewienie tj. do formowania materiałów korozyjnych, np. PCV, octanów i do form przeznaczonych do przechowywania / pracy w warunkach wilgotnych. Odporność na zużycie tj. do formowania materiałów ściernych / klejących, łącznie ze stalami do wyprasek termoutwardzalnych. Stal STAVAX ESR jest zalecana w przypadku form do długich serii produkcyjnych, np. jednorazowych sztućców czy pojemników. Bardzo dobre wykończenie powierzchni tj. do produkcji części optycznych takich jak obiektywy aparatów oraz szkła okularów oraz instrumenty medyczne np. strzykawki, ampułki. Rodzaj formy Formy wtryskowe do: materiałów termoplastycznych materiałów termoutwardzalnych Zalecana twardość HRC 4554 4554 Formy do tłoczenia / przetłaczania 5054 Formy do rozdmuchiwania PCV, PET, itp. Matryce do wyciskania, prasowania ciągłego 4554 4554 Skład chemiczny % Standardowa specyfikacja Stan dostawy Kod kolorystyczny C 0,38 Si 0,9 Mn 0,5 AISI 420, zmodyfikowana Zmiękczona do około 200 Brinell Pomarańczowy/czarny Cr 13,6 V 0,3 Rdzeń wykonany ze stali STAVAX ESR do produkcji jednorazowych kubków polistyrenowych. Wyprodukowano miliony wyprasek o doskonale wykończonej powierzchni przy zachowaniu ścisłych tolerancji wymiarowych 2
Właściwości WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE Stal zahartowana i odpuszczona do 50 HRC. Dane w temperaturze pokojowej i podwyższonej. Temperatura 20 C (68 F) Gęstość kg/m 3 7800 lbs/in 3 0,282 Współczynnik sprężystości N/mm 2 tsi psi Współczynnik rozszerzalności cieplnej C od 20 C F od 68 F Przewodność cieplna * W/m C Btu in (ft 2 h F) Ciepło właściwe J/kg C Btu/lb, F 200 000 12 900 29,0x10 6 16 110 200 C (390 F) 7750 0,280 190 000 12 300 27,6x10 6 11,0x10 6 6,1x10 6 20 138 400 C (750 F) 7700 0,277 180 000 11 600 26,1x10 6 11,4x10 6 6,4x10 6 24 166 460 0,110 * Bardzo trudno jest zmierzyć przewodność cieplną. Rozrzut może wynieść nawet ±15%. WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE W TEMPERATURZE POKOJOWEJ Wartości wytrzymałości na rozciąganie są przybliżeniami. Wszystkie próbki pobrano z pręta (w kierunku walcowania) o średnicy 25 mm (1"). Zahartowane w oleju o temperaturze 1025±10 C (1880±20 F) oraz dwukrotnie odpuszczane do wskazanej twardości. Twardość 50 HRC 45 HRC Wytrzymałość na rozciąganie, Rm N/mm 2 tsi psi Granica plastyczności, Rp0,2 N/mm 2 tsi psi 1780 114 256 000 1460 95 213 000 1420 92 206 000 1280 83 185 000 Wpływ temperatury odpuszczania na odporność na korozję. Obróbka cieplna MIĘKKIE WYŻARZANIE Należy zabezpieczyć stal i nagrzać do 890 C (1630 F). Następnie schładzać w piecu o 20 C (40 F) na godzinę do 700 C (1290 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: 600850 C (11101560 F). Temperatura austenityzacji: 10201050 C (18701920 F), zwykle 10201030 C (18701885 F). Temperatura Czas wygrzewania w Twardość przed C F minutach odpuszczaniem (HRC) 1020 1050 1870 1920 30 30 56±2 57±2 Czas wygrzewania = czas całkowitego nagrzania narzędzia w temperaturze hartowania. Należy zabezpieczyć narzędzie przed odwęgleniem i utlenieniem podczas hartowania. ODPORNOŚĆ NA KOROZJĘ Stal STAVAX ESR jest odporna na korozyjne działanie wody, pary wodnej, słabych kwasów organicznych, roztworów azotanów, węglanów oraz innych soli. Narzędzie wykonane ze stali STAVAX ESR charakteryzuje się dobrą odpornością na rdzewienie i przebarwienie spowodowane wilgotnymi warunkami pracy bądź magazynowania lub kiedy formowane są korozyjne tworzywa w normalnych warunkach produkcji. Stal STAVAX ESR wykazuje najlepszą odporność na korozję przy odpuszczaniu w niskiej temperaturze i wypolerowaniu na połysk lustrzany. 3
ŚRODKI HARTOWNICZE Olej Kąpiel w złożu fluidalnym lub soli w temperaturze 250 550 C (4801020 F). Szybkobieżny gaz / obieg powietrza W celu uzyskania optymalnych właściwości narzędzia, tempo chłodzenia powinno być szybkie, ale takie, które nie spowoduje nadmiernych odkształceń czy pęknięć. Należy odpuszczać narzędzie natychmiast gdy tylko jego temperatura osiągnie 5070 C (120160 F). Twardość, wielkość ziarna i austenit szczątkowy jako funkcja temperatury austenityzacji. Uwaga 1: Odpuszczanie w temperaturze 250 C (480 F) pozwala na osiągnięcie najlepszego połączenia ciągliwości, twardości i odporności na korozję. Uwaga 2: Powyższe krzywe są ważne dla małych próbek. Osiągnięta twardość zależy od wymiarów formy. Uwaga 3: Połączenie wysokiej temperatury austenityzacji oraz niskiej temperatury odpuszczania <250 C (480 F) daje wysoki poziom naprężeń w formie czego należy unikać. ZMIANY WYMIAROWE Zmiany wymiarowe podczas hartowania i odpuszczania wahają się w zależności od temperatur, rodzaju sprzętu oraz chłodziwa używanego podczas obróbki cieplnej. Wymiary i kształt narzędzia mają również pierwszorzędne znaczenie. Dlatego też zalecane jest pozostawienie naddatku na zmiany wymiarowe w czasie obróbki. W przypadku stali STAVAX ESR zalecane jest pozostawienie naddatku wynoszącego 0,15%. Podczas odpuszczania ODPUSZCZANIE Należy dobrać temperaturę odpuszczania w zależności od wymaganej twardości w oparciu o poniższy wykres odpuszczania. Odpuszczać dwa razy stosując przy tym chłodzenie do temperatury pokojowej. Najniższa temperatura odpuszczania to 180 C (356 F) dla małych wsadów preferowane minimum to 250 C (480 F). Czas utrzymywania w temperaturze to minimum 2 godziny. Wykres odpuszczania Podczas hartowania Poniżej pokazano przykład zmian wymiarowych płyty o wymiarach 100 x 100 x 25 mm (4"x4"x1") hartowanej w idealnych warunkach. Hartowanie od 1020 C (1870 F) Szerokość % Długość % Grubość % Hartowanie olejem Min +0,02 +0,02 +0,04 Max 0,05 0,03 Hartowanie stopniowe Min +0,02 ±0 0,04 Max 0,03 +0,03 Hartowanie powietrzem Min 0,02 ±0 ±0 Max +0,02 0,03 Hartowanie próżnią Min +0,01 ±0 0,04 Max 0,02 +0,01 Uwaga: Zmiany wymiarowe podczas hartowania i odpuszczania powinny być sumowane. 4
Obróbka Wartości podane poniżej to przybliżenia, które powinny zostać dopasowane do lokalnych warunków. TOCZENIE Parametry obróbki Szybkość skrawania (vc) Posuw (f) Głębokość cięcia (ap) mm Kategoria węglika FREZOWANIE m/min f.p.m. mm/obr. i.p.r. mm cal ISO Obróbka narzędziami z węglikiem spiekanym Skrawanie narz. ze stali szybkotnącej Zgrubna Precyzyjna Skrawanie precyzyjne 160210 210260 1823 525690 690850 6075 0,20,4 0,050,2 0,050,3 0,0080,016 0,0020,008 0,0020,01 24 0,52 0,53 0,080,16 0,020,08 0,020,1 P20P30 Pokryte węglikiem P10 Pokryte węglikiem bądź cermetem Frezowanie czołowe oraz frezowanie czołowe nożem kwadratowym Parametry obróbki Obróbka narzędziami z węglika Zgrubna Szybkość skrawania (vc) m/min f.p.m 180260 600865 Posuw (fz) mm/ząb 0,20,4 cal/ząb 0,0080,016 Głębokość mm 24 cięcia (ap) cale 0,080,16 Kategoria węglika ISO P20P40 Pokryte węglikiem Frezowanie walcowoczołowe Rodzaj frezu walcowoczołowego Parametry obróbki Stały węglik Wkładka z węglików Szybkość skrawania (vc) m/min f.p.m. Posuw (fz) mm/ząb cal/ząb 120150 390500 0,010,20 2) 0,0010,008 2) 170230 560755 0,060,20 2) 0,0020,008 2) Precyzyjna 260330 8651080 0,10,2 0,0040,008 0,52 0,020,08 P10P20 Pokryte węglikiem bądź cermetem Narzędzia ze stali szybkotnącej 2030 1) 85100 1) 0,010,3 2) 0,00040,01 2) Kategoria obróbki ISO P20P30 WIERCENIE Wiertła kręte ze stali szybkotnącej Średnica wiertła Szybkość skrawania (vc) Posuw (f) mm cale m/min f.p.m. mm/obr. i.p.r. 5 3/16 1214* 4047* 0,050,10 0,0020,004 510 3/163/8 1214* 4047* 0,100,20 0,0040,008 1015 3/85/8 1214* 4047* 0,200,30 0,0080,012 1520 5/83/4 1214* 4047* 0,300,35 0,0120,014 *) Dla pokrytych wierteł ze stali szybkotnącej vc ~2022 m/min (6570 f.p.m.). Wiertła z węglika Parametry obróbki Szybkość skrawania (vc) m/min f.p.m. Posuw (fz) mm/obr. i.p.r. Rodzaj wiertła Wymienne Stały węglik Nakładka z węglików spiekanych 1) 210230 690755 80100 265330 7080 230265 0,030,10 2) 0,0010,004 2) 0,100,25 2) 0,0040,01 2) 0,150,25 2) 0,0060,01 2) 1) Wiertło z wewnętrznymi kanalikami chłodzącymi i nakładką z węglików spiekanych. 2) Zależy od średnicy wiertła. SZLIFOWANIE Ogólne zalecenia dotyczące tarcz szlifierskich podano poniżej. Dodatkowe informacje dotyczące zalecanych ściernic znajdują się w publikacji Uddeholm Szlifowanie stali narzędziowej. Zalecane ściernice Rodzaj szlifowania Stal po miękkim Po hartowaniu wyżarzaniu Szlifowanie czołem A 46 HV A 46 HV ściernicy ściernica prosta Szlifowanie czołem A 24 GV A 36 GV ściernicy segmenty Szlifowanie wałków A 46 LV A 60 KV Szlifowanie otworów A 46 JV A 60 IV Szlifowanie profilowe A 100 LV A 120 KV 1) Dla frezów walcowoczołowych ze stali szybkotnącej vc ~4550 m/min (150165 f.p.m.). 2) W zależności od głębokości promieniowej otworu oraz średnicy. 5
Spawanie Można uzyskać dobre wyniki spawania stali narzędziowych, jeśli zostaną odpowiednio zabezpieczone warunki procesu, między innymi podwyższona temperatura robocza, właściwie przygotowana spoina, dobrane elektrody oraz metody spawania. Najlepsze wyniki po polerowaniu oraz wytrawianiu uzyskuje się przez używanie elektrod o tym samym składzie co forma. Sposób spawania TIG MMA (SMAW) Temperatura robocza 200250 C 390480 F 200250 C 390480 F Spoiwo STAVAX STAVAX WELD TIGWELD Twardość po 5456 HRC 5456 HRC spawaniu Obróbka cieplna po spawaniu Stal po hartowaniu Odpuszczać w temperaturze o 1020 C (5070 F) niższej od pierwotnej temperatury odpuszczania. Stal po wyżarzaniu zmiękczającym Nagrzać materiał do 890 C (1630 F) w atmosferze ochronnej. Następnie chłodzić w piecu 20 C (40 F) na godzinę do 850 C (1560 F), następnie 10 C (20 F) na godzinę do 700 C (1290 F) a następnie na powietrzu. Dodatkowe informacje znaleźć można w broszurze Uddeholm p.t. Spawanie stali narzędziowych. Trawienie Stal STAVAX ESR ma bardzo niską zawartość wtrąceń żużlowych, co czyni ją odpowiednią do wytrawiania. Specjalny proces wytrawiania może okazać się przydatny, w związku z dobrą odpornością na korozję stali STAVAX ESR znaną wszystkim czołowym firmom zajmującym się wytrawianiem. Dodatkowe informacje podano w broszurze Uddeholm pt. Wytrawianie stali narzędziowej. Polerowanie Stal STAVAX ESR wykazuje dobrą polerowalność w stanie po hartowaniu i odpuszczeniu. Należy zastosować nieco inną technikę niż w przypadku pozostałych stali na formy Uddeholm. Główną zasadą jest wolniejsze przechodzenie między fazami szlifowania precyzyjnego / polerowania oraz aby nie polerować nierównej powierzchni. Ważne jest też, aby zaprzestać polerowania natychmiast po usunięciu ostatniej nierówności powierzchni. Bardziej szczegółowe informacje dotyczące techniki polerowania podano w broszurze Polerowanie stali narzędziowej. Szczegółowe informacje Prosimy o kontakt z lokalnym biurem Uddeholm w celu uzyskania dodatkowych informacji dotyczących doboru, obróbki cieplnej i zastosowań stali narzędziowych Uddeholm, wraz z publikacją Stal na formy. Forma wykonana ze stali STAVAX ESR do produkcji przezroczystych misek plastykowych. 6
UDDEHOLM STAVAX ESR ELECTRIC ARC FURNACE ESRPLANT UPHILL CASTING HEAT TREATMENT ROLLING MILL FORGING MACHINING STOCK The ESR Tool Steel Process The starting material for our tool steel is carefully selected from high quality recyclable steel. Together with ferroalloys and slag formers, the recyclable steel is melted in an electric arc furnace. The molten steel is then tapped into a ladle. The deslagging unit removes oxygenrich slag and after the deoxidation, alloying and heating of the steel bath are carried out in the ladle furnace. Vacuum degassing removes elements such as hydrogen, nitrogen and sulphur. ESR PLANT In uphill casting the prepared moulds are filled with a controlled flow of molten steel from the ladle. From this, the steel can go directly to our rolling mill or to the forging press, but also to our ESR furnace where our most sophisticated steel grades are melted once again in an electro slag remelting process. This is done by melting a consumable electrode immersed in an overheated slag bath. Controlled solidification in the steel bath results in an ingot of high homogeneity, thereby removing macro segregation. Melting under a protective atmosphere gives an even better steel cleanliness. HOT WORKING From the ESR plant, the steel goes to the rolling mill or to our forging press to be formed into round or flat bars. 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. 10
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. www.assab.com www.uddeholm.com