PRELIMINARY BROCHURE Uddeholm Caldie
DANE OGÓLNE Uddeholm Caldie jest stopową stalą chromowomolibdenowovanadową cechującą się: bardzo dobrą odpornością na łuszczenie i wykruszania dobrą odpornością na zużycie ścierne wysoką twardością (>60 HRC) po odpuszczaniu w wysokiej temperaturze dobrą stabilnością wymiarową po obróbce cieplnej i w innych procesach doskonałą hartownością na wskroś dobrą obrabialnością i szlifowalnością doskonałą polerowalnością dobrymi właściwościami obróbki powierzchniowej dobrą odpornością na efekt odpuszczania bardzo dobrymi właściwościami obróbki elektroerozyjnej WEDM Skład chemiczny % Specyfikacja standardowa Stan dostawy Kod kolorystyczny C 0,7 Si 0,2 ZASTOSOWANIA Mn 0,5 Brak Cr 5,0 Mo 2,3 Zmiękczona do max. 215 HB Biały/szary Uddeholm Caldie jest odpowiedni dla krótkich V 0,5 i średnich serii produkcyjnych, gdzie łuszczenie i/lub wykruszania są dominującymi mechanizmami zużycia i gdzie konieczna jest wysoka odporność na ściskanie (twardość powyżej 60 HRC). To czyni UDDEHOLM CALDIE doskonałym rozwiązaniem problemów w wymagających zastosowaniach, dla których połączenie kombinacji twardości powyżej 60 HRC i wysokiej odporności na pękanie ma największe znaczenie, np. przy wykrawaniu i formowaniu ultra wysokowytrzymałych blach stalowych. UDDEHOLM CALDIE jest również właściwym wyborem jako podłoże dla aplikacji, w których powłoki powierzchniowe są pożądane, czy konieczne. ZASTOSOWANIA DO PRACY NA ZIMNO Wykrawanie, gdzie wysoka ciągliwość i udarność są konieczne w celu zapobiegania łuszczeniu/wykruszaniu Kucie na zimno i operacje formowania, gdzie konieczna jest kombinacja wysokiej wytrzymałości na ściskanie z dobrą odpornością na łuszczenie/wykruszanie Noże maszynowe Szczęki do walcowania gwintów Podłoże do pokryć powierzchniowych KOMPONENTY I CZĘŚCI MASZYN UDDEHOLM CALDIE może być użyty do rozwiązań inżynierskich, gdzie wysoka odporność na ściskanie musi być połączona z wysoką ciągliwością / udarnością. Dobrym przykładem są noże do fragmentacji tworzyw i metali oraz rolki do profilowania. WŁAŚCIWOŚCI Poniższe dane są reprezentatywne dla próbek pobranych ze środka prętów o wymiarach 203 x 80 i Ф 102 mm. O ile nie określono inaczej, wszystkie próbki zostały zahartowane z temperatury 1025 0 C w gazie w piecu próżniowym i odpuszczane dwukrotnie w temperaturze 525 0 C, przez dwie godziny każde, do 6061 HRC. WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE Stal hartowana i odpuszczona do 6061 HRC Temperatura 20 0 C 200 0 C 400 0 C Gęstość kg/m 3 lbs/in 3 7 820 0,282 Współczynnik sprężystości N/mm 2 psi Współczynnik rozszerzalności cieplnej na 0 C od 20 0 C na 0 F od 68 0 F Przewodność Cieplna W/m 0 C Btu in (ft 2 h 0 F) Ciepło właściwe J/kg 0 C Btu/lb 0 F 213 000 192 000 180 000 31,2 x 10 6 27,8 x 10 6 26,1 x 10 6 460 0,11 11,6 x 10 6 12,4 x 10 6 6,4 x 10 6 6,9 x 10 6 24 174 WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE 28 195 Poniższa tabela przedstawia średnią wytrzymałość na ściskanie dla określonych twardości Twardość HRC 58 60 61 Wytrzymałość na ściskanie Rc0,2 (MPa) 2230 2350 2430 1
WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŁUSZCZENIE Poniżej pokazano względne porównanie odporności na łuszczenie dla Uddeholm Caldie, AISI A2 i AISI D2 (1.2379). ODPRĘŻANIE Naprężenia powstałe w trakcie zgrubnej obróbki maszynowej powinny zostać uwolnione przez odprężanie w temp. 650 0 C, czas wytrzymania 2 godziny. Schładzać powoli w piecu do 500 0 C, a następnie na powietrzu do temp. pokojowej. HARTOWANIE OBRÓBKA CIEPLNA (W.No. 1.2379) WYŻARZANIE ZMIĘKCZAJĄCE Zabezpieczyć stal i nagrzać na wskroś do temp. 820 0 C, zaczekać na wyrównanie się temperatury (czas wyrównania zależy od rozmiaru narzędzia). Następnie schładzać w piecu o 10 0 C na godzinę do temp. 650 0 C, po czym na powietrzu do temperatury pokojowej. Temperatura podgrzewania: 600650 0 C oraz 850900 0 C. W przypadku większych wymiarów (przekrój >150 mm) zalecany jest trzeci stopień w temperaturze 930 0 C. Temperatura austenityzacji: 10001050 0 C, zwykle 1020 0 C, w przypadku większych wymiarów (przekrój >150 mm) 1000 0 C. Czas wytrzymywania: 30 minut licząc od czasu nagrzania narzędzia na wskroś. Uwaga: Czas wytrzymania = czas w temperaturze hartowania, po całkowitym nagrzaniu narzędzia na wskroś. Skrócenie czasu wytrzymania poniżej zalecanego spowoduje obniżenie twardości. Należy zabezpieczyć narzędzie przed odwęgleniem i utlenieniem podczas hartowania. Więcej informacji można znaleźć w broszurze Uddeholm Hartowanie stali narzędziowych. WYKRES CCT. Temperatura austenityzacji 1020 0 C. Czas wytrzymania 30 minut. 2
ŚRODKI HARTOWNICZE Piec próżniowy z gazem szybkobieżnym o nadciśnieniu minimum 2 bary Kąpiel hartowania stopniowego lub w złożu fluidalnym w temp. 200550 0 C Wymuszony obieg powietrza/gazu Uwaga: Narzędzie odpuszczać natychmiast jak tylko jego temperatura osiągnie 5070 0 C. W celu osiągnięcia optymalnych właściwości narzędzia prędkość studzenia powinna być tak szybka, jak to jest możliwe biorąc pod uwagę akceptowalne odkształcenia. Zbyt wolne chłodzenie będzie skutkować obniżeniem twardości w porównaniu do wartości pokazanych na krzywych odpuszczania. Jeśli grubość ścianki przekracza 50 mm (2 ) należy hartować stopniowo, po czym powinno nastąpić dalsze chłodzenie z wymuszonym obiegiem powietrza. ODPUSZCZANIE i ciągliwości zaleca się minimalną temp. 540 0 C oraz trzykrotne odpuszczanie. Odpuszczanie w temperaturze niższej od 540 0 C może w jakimś stopniu zwiększyć twardość oraz wytrzymałość na ściskanie, ale może także obniżyć odporność na pękanie oraz stabilność wymiarową. Jakkolwiek jednak obniżając temp. odpuszczania nie odpuszczać poniżej 520 0 C. Przy dwukrotnym odpuszczaniu minimalny czas utrzymywania w temperaturze to 2 godziny. Przy trzykrotnym odpuszczaniu minimalny czas utrzymywania w temperaturze to 1 godzina. Temperatura Temperatura odpuszczania hartowania 540 0 C 550 0 C 560 0 C 1000 0 C* 5759 HRC 5658 HRC 5456 HRC 1020 0 C 5860 HRC 5759 HRC 5557 HRC 1020 0 C 5961 HRC 5860 HRC 5658 HRC W celu uzyskania najwyższej stabilności wymiarowej zastosować 540 0 C i trzykrotne odpuszczanie po 1 godzinie *Temp. 1000 0 C stosować w przypadku przekrojów>150mm. Dobrać temperaturę odpuszczania do żądanej twardości na podstawie wykresu odpuszczania. Odpuszczać przynajmniej dwukrotnie z pośrednim chłodzeniem do temperatury pokojowej. W celu osiągnięcia najwyższej stabilności wymiarowej WYKRES ODPUSZCZANIA Twardość, HRC Austenit szczątkowy % Temperatura odpuszczania Krzywe odpuszczania odnoszą się do obróbki cieplnej próbek hartowanych o wymiarach 15 x 15 x 40 mm, wymuszony obieg powietrza (T800500=300sec.). Można spodziewać się niższej twardości po obróbce cieplnej narzędzi i matryc ze względu na ich rzeczywiste wymiary i parametry samej obróbki cieplnej. 3
TWARDOŚĆ, WIELKOŚĆ ZIARNA I AUSTENIT SZCZĄTKOWY W FUNKCJI TEMPERATURY AUSTENITYZACJI Wielkość ziarna ASTM Twardość HRC Austenit szczątkowy % OBRÓBKA POWIERZCHNIOWA Stal narzędziowa może być poddana obróbce powierzchniowej w celu zredukowania tarcia i podniesienia odporności na ścieranie. Najpopularniejszymi metodami obróbki są: azotowanie i nakładanie powłok z odpornych na ścieranie warstw nanoszonych w procesach PVD lub CVD. Wysoka twardość i udarność, w połączeniu z dobrą stabilnością wymiarową, czyni Uddeholm Caldie odpowiednim podłożem do nanoszenia różnych powłok. AZOTOWANIE I AZOTONAWĘGLANIE Temperatura austenityzacji, 30 minut ZMIANY WYMIAROWE Zmiany wymiarowe zostały zmierzone po austenityzacji w temperaturze 1000 0 C /30 min. i 1020 0 C /30min. poprzedzone hartowaniem w strumieniu gazu N 2 przy chłodzeniu 1,1 0 C/s w zakresie 800500 0 C w komorze pieca próżniowego. Wymiary próbki 100 x 100 x 100 mm. Wartości dla wszystkich kierunków są wewnątrz zaznaczonych obszarów. Zmiany wymiarowe (%) W wyniku azotowania i azotonawęglania powstaje twarda warstwa powierzchniowa, która jest bardzo odporna na wycieranie oraz obrastanie. Twardość powłoki po azotowaniu wynosi około 10001200 HV 0,2kg. Grubość warstwy powinna być dobrana w zależności od zastosowania. PVD Fizyczne osadzanie fazy gazowej PVD, jest metodą nakładania odpornej na wycieranie powłoki w temperaturach w zakresie 200500 0 C. CVD Chemiczne osadzanie z fazy gazowej CVD, jest metodą do nakładania odpornych na wycieranie powłok w temperaturze około 1000 0 C. Temperatura odpuszczania 2x2godziny 4
ZALECANE PARAMETRY OBRÓBKI SKRAWANIEM Wartości podane poniżej należy traktować jako wskazówki i powinny zostać dostosowane do warunków lokalnych. Więcej informacji można znaleźć w broszurze Uddeholm Zalecane parametry obróbki skrawaniem. Zalecenia w poniższych tabelach są ważne dla Uddeholm Caldie w stanie zmiękczonym do max. 215 HB TOCZENIE FREZOWANIE WYKAŃCZAJĄCE Parametry obróbki Prędkość skrawania (v c) m/min f.p.m. Posuw (f z) mm/ząb cal/ząb Stały węglik 110140 360460 Rodzaj frezowania Wkładka z węglików 110140 330460 Narzędzia ze stali HSS 1823 1) 6075 1) 0,010,2 2) 0,060,20 2) 0,010,3 2) 0,0040,008 2) 0,0020,008 2) 0,00030,012 2) Rodzaj węglika ISO P20P30 US C6C5 1) Frezy pokryte ze stali HSS v c = 3238 m/min (105125 f.p.m.) 2) W zależności od głębokości promieniowej cięcia i wymiaru noża Parametry obróbki Toczenie węglikami Toczenie narzędziami HSS Zgrubne Dokładne Dokładne WIERCENIE Prędkość skrawania (v c) m/min f.p.m. 140190 460620 190240 620785 810 2228 WIERTŁA KRĘTE ZE STALI HSS Średnica wiertła Prędkość skrawania (v c) Posuw (f) Posuw (f) mm/ob. i.p.r. 0,20,4 0,0080,016 0,050,2 0,0020,008 0,050,3 0,0020,012 mm cale m/min f.p.m. mm/obr. i.p.r. 5 3/16 1520* 4966* 0,050,10 0,0020,004 Głębokość cięcia (a p) mm cal 24 0,080,16 0,52 0,020,08 0,53 0,020,12 510 3/163/8 1520* 4966* 0,100,20 0,0040,008 1015 3/85/8 1520* 4966* 0,200,30 0,0080,012 1520 5/83/4 1520* 4966* 0,300,35 0,0120,014 Kategoria węglika ISO US P20P30 C6C5 Pokryty węglik P10 C7 Pokryty węglik lub cermetal * Wiertła pokryte ze stali HSS v c=3540 m/min (110130 f.p.m). WIERTŁA Z WĘGLIKA Rodzaj wiertła FREZOWANIE FREZOWANIE CZOŁOWE ORAZ NOŻEM KWADRATOWYM Parametry obróbki Prędkość skrawania (v c) m/min f.p.m. Wymienne 160200 525655 Stały węglik 110140 360460 Nakładka z węglików spiekanych 1) 6090 19295 Parametry obróbki Prędkość skrawania (v c) m/min f.p.m Posuw (f z) mm/ząb cal/ząb Frezowanie węglikami Zgrubna 130160 430525 0,20,4 0,0080,016 Dokładna 160200 525656 0,10,2 0,0040,008 Posuw (f z) mm/obr. i.p.r. 0,050,15 2) 0,080,20 3) 0,150,25 4) 0,0020,006 2) 0,0030,008 3) 0,0060,01 4) 1) Wiertło z wymienną lub lutowaną nakładką z węglików 2) Posuw dla średnicy wiertła 2040 mm (0,8"1,6") 3) Posuw dla średnicy wiertła 520 mm (0,2"0,8") 4) Posuw dla średnicy wiertła 1020 mm (0,4"0,8") Głębokość cięcia (a p) mm cale Kategoria węglika ISO US 24 0,080,016 P20P40 C6C5 Pokryty węglik 12 0,040,08 P10P20 C7C6 Pokryty węglik lub cermetal 5
SZLIFOWANIE Ogólne zalecenia dotyczące tarcz szlifierskich podano poniżej. Dodatkowe informacje dotyczące zalecanych ściernic znajdują się w publikacji Uddeholm Szlifowanie stali narzędziowych. Rodzaj szlifowania Stan wyżarzony Po hartowaniu Szlifowanie czołowe ściernica prosta Szlifowanie czołowe segmenty Szlifowanie cylindryczne Szlifowanie wewnętrzne A 46 HV A 24GV A 60 KV A 46 JV A46 HV A36 GV A 60 KV A60 IV OBRÓBKA ELEKTROISKROWA EDM Jeżeli proces obróbki elektroiskrowej (EDM) odbywa się na materiale zahartowanym i odpuszczonym, należy proces zakończyć precyzyjną obróbką iskrową, tzn. prądem o niskim natężeniu i wysokiej częstotliwości. W celu uzyskania optymalnego wyniku obróbki elektroiskrowej (EDM) powierzchnia powinna być szlifowana / polerowana, a narzędzie odprężone w temp. o ok. 25 0 C niższej od pierwotnej temp. odpuszczania. Dodatkowe informacje można znaleźć w publikacji Uddeholm Obróbka elektroiskrowa stali narzędziowych. Szlifowanie profilowe A100KV A 120 JV HARTOWANIE PŁOMIENIOWE SPAWANIE Zadawalające są wyniki spawania jeśli zachowane są właściwe procedury podczas: przygotowania spoiwa, przygotowania materiałów pomocniczych, podgrzania narzędzia, kontrolowania procesu schładzania narzędzia i procesach obróbki cieplnej po spawaniu. Powyższe wskazówki są najważniejszymi elementami w procesie spawania. Bardziej szczegółowe informacje znaleźć można w broszurze Uddeholm Spawanie stali narzędziowych. Stosować palnik tlenowo acetylenowy o pojemność 8001250 l/godz. Ciśnienie tlenu 2,5 bar, ciśnienie acetylenu 1,5 bar. Wyregulować do neutralnego płomienia. Temperatura 9801020 0 C. Schładzać na wolnym powietrzu. Twardość powierzchniowa wyniesie 5862 HRC oraz 41 HRC (400 HB) na głębokości 33,5 mm (0,120,14 ). Metoda spawania TIG MMA Temperatura podgrzewania Spoiwo Maksymalna temperatura po przejściu 200250 0 C (390485 F) Caldie TIGWeld UTP A696 UTP ADUR 600 UTP A 73G2 400 0 C (750 F) 200250 0 C (390485 F) Caldie Weld UTP 69 UTP 67S UTP 73G2 400 0 C (750 F) Chłodzenie po spawaniu Twardość po spawaniu 2040 0 C/godz.(4080 0 F/godz.) przez pierwsze 2 godziny, potem na wolnym powietrzu 5462 HRC 5562 HRC Obróbka cieplna po spawaniu W stanie po hartowaniu Odpuszczać 510 0 C (950 0 F), 2 godziny W stanie po wyżarzaniu zmiękczającym Wyżarzanie zmiękczające wg broszury Zalecenia odnośnie hartowania Mniejsze ubytki mogą być naprawiane w temperaturze pokojowej za pomocą metody TIG. 6
WZGLĘDNE PORÓWNANIE STALI DO PRACY NA ZIMNO UDDEHOLM WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁU I ODPORNOŚĆ NA MECHANIZM ZUŻYCIA *Narzędziowe stale proszkowe Uddeholm SuperClean Szczegółowe informacje Prosimy o kontakt z lokalnym biurem Uddeholm w celu uzyskania dodatkowych informacji dotyczących wyboru, obróbki cieplnej, zastosowań i dostępności stali narzędziowych Uddeholm. 7
Uddeholm Caldie NETWORK OF EXCELLENCE Uddeholm is present on every continent. This ensures you highquality Swedish tool steel and local support wherever you are. We secure our position as the world s leading supplier of tooling materials. 11