Ötvözött hidegalakító szerszámacél – jellemzők és minőségek
A hidegen ötvözött szerszámacél kémiai összetételének (Cr – króm, W – volfrám, Mo – molibdén, V – vanádium) köszönhetően nagy edzhetőségű, és növeli a torziós, hajlítási és kopási ellenállását. Különösen a körülbelül 2% szenet (C) és 12% krómot (Cr) tartalmazó acélminőségek jellemzőek a nagyon magas kopásállóságra . A 0,40–0,55% széntartalmú acélt dinamikus terhelés alatt működő szerszámok gyártásához használják. A 0,75–2,10% széntartalmú acélt bizonyos vágószerszámok, hengerek stb. gyártásához használják.
Ötvözött szerszámacél hidegalakításhoz – cél és alkalmazás
Az ötvözött hidegalakítható acélok alkotják a szerszámacélok legnépesebb és legváltozatosabb csoportját, több száz, különböző országokban használt és gyártott acélminőséget foglalnak magukban. A tipikus alkalmazástól függően széntartalmuk rendkívül széles határok között változik; a szerszámacéloknál ez:
— különösen nagy kopásállósággal 1,3÷2,5% C
— vágás vágás 1,0÷1,3% C
— hideg műanyagmegmunkáláshoz 0,8÷1,1% C
— ütésálló 0,4÷06% C
— műanyagfeldolgozáshoz 0,1÷0,4%
Alacsony edzhetőségük miatt a szén szerszámacélok csak kis keresztmetszetű és kis terhelésű hidegalakító szerszámokhoz használhatók, pl. N9E és N10E minőségek. Az ötvözőelemek bevezetése jelentősen bővíti a hidegalakító szerszámacélok alkalmazási körét. Ezek az acélok üzem közben nem melegszenek 200 ° C fölé, javítva az acélcsoportra jellemző funkcionális tulajdonságokat: kopásállóság, képlékenység és ütésállóság, deformációval és vetemedéssel szembeni ellenállás, valamint edzhetőség.
Az ebbe a csoportba tartozó acélok túlnyomó többségének tulajdonságait meghatározó fő elemek a szén és a króm , amelyek tartalma nagyon széles határok között változik.
A molibdén és a volfrám adalékok szintén fontosak, bár különösen értékes hatásukat (a melegszilárdság növelését) ebben a csoportban egyáltalán nem hasznosítják. A megeresztési folyamat késleltetésével azonban ezek az elemek lehetővé teszik a magasabb megeresztési hőmérsékletek alkalmazását és a feszültség csökkentését. Végül, számos minőséghez vanádiumot, egyesekhez pedig mangánt, nikkelt és szilíciumot adnak a finomabb szemcseméret eléréséhez, az edzhetőség, a képlékenység vagy a megeresztési ellenállás javításához.
Az ötvözött hidegalakítható acélok fejlesztésének folyamata, kémiai összetételük és alkalmazásuk optimalizálása még nem fejeződött be; az egyes országokban tapasztalható tartományaik jelentős eltéréseket mutatnak. Ezek a különbségek különösen szembetűnőek az európai országokban és az Egyesült Államokban gyártott acélok összehasonlításakor, ahol a magasabb ötvözőelem-tartalmú acélok szélesebb körű elterjedése figyelhető meg (nagyszámú acél, amely körülbelül 5% és 12% Cr-t, valamint nagyon magas vanádium-adalékanyag-tartalmú: 4-5% V).
Tendencia mutatkozik a nikkel kiküszöbölésére és a volfrám molibdénnel való helyettesítésére is, hogy csökkentsék az acélgyártási költségeket és növeljék az edzhetőséget. A szabványokban általában szereplő hagyományos minőségek mellett más minőségeket is használnak hidegalakító szerszámokhoz, például gyorsacélokat, alacsony széntartalmú martenzites acélokat és akár korrózióálló acélokat is.
Acélok PN szerint 4 csoportra osztva
Az ötvözött hidegalakítható szerszámacélokat olyan szerszámok előállítására használják, amelyek működés közben felmelegedhetnek, de az anyagot szobahőmérsékleten dolgozzák fel.
Ide tartoznak a menetfúrók, matricák, dörzsárak, fűrészek és egyéb olyan szerszámok, amelyek működés közben csak kis mértékben melegszenek fel, valamint a hidegalakító szerszámok, vésők, pneumatikus kalapácsok stb., valamint a hidegalakító matricák, mérőeszközök és mérőeszközök. Bár hivatalos felosztást nem használnak, a következő négy csoportba sorolhatók:
I – fajok: NCV1, NW1 és mások
II – fajok: NC4, NC6, NC4S, NCMS, NWC, NMV
III — fokozatok: NC10, NC11 stb.
IV – fajok: NZ2, NZ3, NPW stb.
Első csoport
magában foglalja a viszonylag alacsony edzhetőségű minőségeket, amelyeket vízben való edzésre szánnak, és alacsony sebességű forgácsolószerszámokhoz használnak.
Második csoport
Ez magában foglalja a jelentősen nagyobb edzhetőségű acélminőségeket, amelyeket olajos edzésre terveztek. Ezeket a minőségeket vágószerszámok (korlátozott forgácsolási sebességgel) és az edzés utáni kis méretváltozások miatt más szerszámok, például matricák, mérőeszközök és idomszerek gyártásához is használják.
A harmadik csoportnak
Ide tartoznak a magas szén- és krómtartalmú acélok is. Ezek az acélok nagyon magas edzhetőségűek és kopásállóságúak. Vágószerszámokhoz, hidegalakító szerszámokhoz, idomszerszámokhoz stb. használják őket.
A negyedik csoport acéljai
Alacsonyabb széntartalmúak, mint az előző három csoportba tartozó acélok. Ezek az acélok ellenállnak az ismétlődő ütéseknek és lökéseknek. Pneumatikus kalapácsszerszámokhoz (vésők, szegecselők), nyírókésekhez, lyukasztókhoz stb. használják őket. Melegmegmunkáló szerszámokhoz is használják őket.
Agresszív környezetek
Rendeltetésszerű felhasználásuk miatt az ötvözött hidegalakítható szerszámacélok nem agresszívebb, korrozív környezetben való használatra készültek.
Figyelembe kell venni, hogy az ilyen acélokból készült termékek szállítása és tárolása során változó páratartalmú légkörnek lehetnek kitéve, amely ipari gázok, például SO2, H2S, CO2 stb. keverékét tartalmazhatja. Ezenkívül maga a szerszám is gyakran érintkezhet olaj-víz emulziók környezetével, ami nagy korrózióveszélyt jelent.
Ezen acélok kémiai összetételét elsősorban a megfelelő technológiai tulajdonságok biztosítása érdekében választják ki, ezért a hozzájuk adott kis mennyiségű ötvözőkomponensek nem biztosítanak fokozott ellenállást a légköri korrózióval szemben.
Csak a 11–13% Cr-t tartalmazó ötvözött szerszámacélok (NC10, NC11, NC11LV és NCWV) mutathatnak jó korrózióállóságot a fent említett környezetekben, minél nagyobb a korrózióállóság, annál jobb a szerszám felületi állapota.
A polírozott szerszámok speciális korrózióvédelem nélkül is használhatók. A legfeljebb 1,6% Cr-t tartalmazó szerszámacélok különböző minőségei között az atmoszférikus korrózióállóságban kismértékű eltérések előfordulhatnak az eltérő kémiai összetételük miatt. Ezek az eltérések azonban olyan kicsik, hogy egyik minőség sem különböztethető meg javított korrózióállóságú acélként.
Ötvözött szerszámacélok hegesztése
Az egyes minőségek kémiai összetétele miatt az ötvözött hidegalakítható szerszámacélok a nagyon korlátozott hegeszthetőségű anyagok közé tartoznak. Más acéltípusokkal való összekapcsolásuk csak kivételes esetekben, például javítások során helyénvaló.
A hegesztés azonban speciális technológia alkalmazását igényli. A hegesztési módszer, a kötés alakja, a hozagazóanyagok, valamint a hegesztés előtti és utáni hőkezelések kiválasztását az összeillesztendő anyag típusa, vastagsága, a kívánt kötési tulajdonságok és az üzemi körülmények alapján kell meghatározni. A hegesztés, különösen a hőkezelés után, eltérő tulajdonságokkal rendelkezik, mint az összeillesztendő anyag.
Keményfelület
A működés során kopásnak kitett szerszámfelületek keményfelülettel is felhegeszthetők, és a keményfelület-felhegesztést mind új szerszámok gyártása, mind kopott szerszámok regenerálása során lehet alkalmazni.
A felületkezelési módszert, a felület felületkezelésre való előkészítésének módját, a hozaganyag típusát és a hőkezeléseket mind a felületkezelés előtt, alatt, mind utána a felületkezelt anyag típusától és állapotától, a szerszám működésének jellegétől, valamint a felület helyétől és alakjától függően kell meghatározni.
Mivel a hegesztési varrat kémiai összetétele eltér a hegesztendő anyagétól, ezt figyelembe kell venni a hegesztett szerszámok hőkezelése során. A hőkezelési hőmérséklet kiválasztásakor elsősorban a hegesztett anyag tulajdonságaira gyakorolt hatását kell figyelembe venni.
Az elektromos ellenállás- vagy dörzshegesztés különböző acélminőségek összekapcsolására használható. Ehhez azonban megfelelő hegesztési körülményeket, valamint hegesztés előtti és utáni hőkezeléseket kell választani. Az ellenállás-villogó vagy dörzshegesztési módszereket rudak összekapcsolására használják. A hegesztett kötések tulajdonságai hasonlóak az összekapcsolandó anyagokéhoz, és ugyanazoknak a hőkezeléseknek vethetők alá, mint az összekapcsolandó anyagok.
Ötvözött acélok illesztése
Különböző acélfajták, különösen ötvözött hidegalakító szerszámacélok szénacélokkal való összekapcsolása is lehetséges, amelyet főként száras szerszámok, pl. fúrók, dörzsárok, menetfúrók, marók stb. gyártásánál használnak, amelyeknél a markolat szénacélból, a munkadarab pedig szerszámacélból készül.
Az 1,5%-nál kevesebb krómtartalmú acélok oxiacetilén vagy plazmavágással vághatók. A magasabb krómtartalmú acélok csak plazmavágással vághatók. Vágás előtt az alkatrészeket elő kell melegíteni, a hőmérséklet a vágandó anyag típusától és vastagságától függ.
A minőségjelölésben az N betű a hidegalakítható szerszámacélt jelöli , másodszor pedig (mint a melegalakítható acél esetében) egy betű vagy betűcsoport jelöli az ötvözet alkotóelemét vagy alkotóelem-csoportját:
M – mangán
S – Szilícium
C – Króm
N – Nikkel
L – Molibdén
V – Vanádium
W – Volfrám
K – Kobalt
P – Nikkel + Króm + Volfrám
Z – Volfrám + Vanádium + Szilícium + Króm
B – Bor
A harmadik rész egy szám (a minőségjelölés közepén vagy végén), amely a mennyiségbeli különbség alapján osztályozza az acélt.
ötvözőelemek és szén, vagy mint az azonos ötvözőelemeket tartalmazó acélok esetében, különbözteti meg ezeket a minőségeket, pl. NC6-NC10, NZ2-NZ3.
Például az NPW acéljelzés egy hidegalakítható szerszámacél, amely krómot, nikkelt, vanádiumot és volfrámot tartalmaz.
Hidegenalakítható acélok PN szerint
NC6 – króm-vanádium acél
NPW – nikkel-króm-volfrám-vanádium acél
NCMS – króm-mangán szilícium acél
NWC – volfrám-króm-mangán
NZ3 – volfrám-króm-szilícium-vanádium acél
NMV – mangán-vanádium acél
NC11LV – króm-molibdén-vanádium acél
Egyéb szerszámacélok
melegen ötvözött szerszámacél
ötvözött szerszámacél hidegalakításhoz
szénacél szerszámacél
gyorsacél