SZERSZÁMACÉL ISMERTETÕ
VANADIS 23 – SuperClean Nagyteljesítményû porkohászati (PM) hidegmunkaacél
Überall, wo Werkzeuge hergestellt und verwendet werden
VANADIS 23
Titelseite: Halterung aus rostfreiem Stahl. Die Matrize wurde aus VANADIS 23 hergestellt und der Stempel aus VANADIS 4.
951106 2
Die Angaben in dieser Broschüre basieren auf unserem gegenwärtigen Wissensstand und vermitteln nur allgemeine Informationen über unsere Produkte und deren Anwendungsmöglichkeiten. Sie können nicht als Garantie ausgelegt werden weder für die spezifischen Eigenschaften der beschriebenen Produkte noch für die Eignung für die als Beispiele genannten Anwendungsmöglichkeiten.
VANADIS 23
Mértékadó szerszámacéltulajdonságok NAGY SZERSZÁMTELJESÍTMÉNY • Korrekt keménység az alkalmazáshoz • Nagy kopásállóság • Nagy szívósság, hogy az idõ elõtti tönkremenetelt (kipattogzás/repedés) képzõdés elkerüljük. A nagy kopásállóság gyakran alacsony szívóssággal párosul és fordítva. Az optimális szerszámteljesítmény érdekében azonban gyakran mind a nagy kopásállóság, mind a nagy szívósság mértékadó. A VANADIS 23 egy nagyteljesítményû – PM – gyorsacél, mely a kopásállóság és a szívósság megfelelõ kombinációját kínálja. SZERSZÁMGYÁRTÁS • Forgácsolhatóság • Hõkezelés • Köszörülhetõség • Mérettartósság hõkezelés során • Felületi kezelés. A szerszámgyártás erõsen ötvözött szerszámacélból gyakran okoz gondot a forgácsolhatóság és a hõkezelés szempontjából, az alacsony ötvözésû szerszámacélból történõ gyártáshoz képest. Ez természetesen növeli a termelési költségeket. Mivel a VANADIS 23 gyártása porkohászati történik, ennek az acélnak a hagyományos megmunkálása könnyebb, mint a hasonló, kohászati úton elõállított hidegmunkaacéloké. Összehasonlítva a kohászati úton gyártott erõsen ötvözött szerszámacélokkal a VANADIS 23 mérettartóssága edzéskor lényegesen jobb. Ez a tény, párosulva egy nagy keménységgel, jó szívóssággal és magas megeresztési hõmérséklettel a VANADIS 23-at rendkívül alkalmassá teszi felületi bevonatok készítésére, különösen PVD - bevonatok készítésére.
Alkalmazásiterületek A VANADIS 23 különösen alkalmas vékony anyagok kivágásához és alakításához, amikor vegyes (abrazív–adhezív) kopási feltételek uralkodnak és amelyeknél a kockázat az aktív felületek deformációja szempontjából nagy, pl. • Közepes és nagy széntartalmú acélok kivágása • Keményebb anyagok kivágása, mint pl. edzett vagy hidegen hengerelt szalagok • Mûanyag formák betétei, amelyek erõs abrazív koptatásnak vannak kitéve.
Általános információk A VANADIS 23 egy Cr-Mo-V-ötvözésû acél, melynek jellemzõi: • Nagy kopásállóság (abraív profil) • Nagy nyomószilárdság • Igen jó átedzhetõség • Magas szívósság • Igen jó mérettartósság edzéskor • Igen jó megeresztésállóság. Összetétel % Szabvány
C 1,28
Cr 4,2
Mo 5,0
W 6,4
V 3,1
(AISI M3:2 / W.-Nr. 1.3344)
Szállításiállapot
Lágyítva kb. 260 HB-re
Színjelölés
ibolya
Szerszámelemek a csapágyipar számára.
3
VANADIS 23
Tulajdonságok
ÜTÕMUNKA Közelítõ ütõmunka értékek (szobahõmérsékleten) különbözõ keménységértékekre. Próbatest mérete: 7 x 10 x 55 mm, bemetszés nélkül, megeresztve: 3 x 1 óra 560°C-on, hosszirányú próbák.
FIZIKAI TULAJDONSÁGOK Edzve és megeresztve. Hõmérséklet
20°C
Sûrûség kg/m 3 Rugalmasságimodulus MPa
400°C
600°C
7980
7870
7805
230 000
205 000
184 000
Ütõmunka (J) 60
40
Hõtágulásiegyüttható /°C ,20°C-ra Hõvezetésitényezõ W/m•°C
–
12,1 x 10 -6
12,7 x 10 -6
24
28
27
20
0
Fajhõ J/kg °C
420
510
54
56
58
60
62
64
66
68
Keménység HRC
600
HAJLÍTÓSZILÁRDSÁG ÉS ALAKVÁLTOZÁS Hajlítókísérlet : négypontos alátámasztás. Próbatest mérete: 5 mm Ø. Hajlítási sebesség: 5 mm/perc. Ausztenitesítési hõmérséklet: 990–1180°C, 3 x 1 óra megeresztés 560°C -on. Feszültség MPa 6000
Hajlítószilárdság
Deformáció mm 6
5000
5 4
4000
Hajlító folyáshatár
3000
3 Teljes alakváltozás
2000
2 1
1000 0
0 56
58
60
62
Keménység HRC
4
64
66
Bélyegek, gyártó a Mekaniska Verkstads AB, Svédország. Erre a feladatra a VANADIS 23 a legjobb megoldás.
VANADIS 23
Hõkezelés
Javasolt hõntartástedauer Hõntartás* perc.
LÁGYÍTÁS Az acélt oxidációtól védve felhevíteni, hõntartani 850–900°C-on. Ezután kemencével együtt hûteni kb. 10°C/óra sebességgel 700°C-ig, majd levegõn szobahõmérsékletre.
15
10
FESZÜLTSÉGMENTESÍTÉS Nagyoló megmunkálás után a szerszámot hõntartani 600–700°C-on 2 órát. Ezután lassan, kemencével együtt hûteni 500°C-ig, végül levegõn szobahõmérsékletig.
5
0 1000
1050
1100
1150
°C
Ausztenitesítési hõmérséklet
EDZÉS Elõmelegítési hõmérséklet: 450–500°C és 850–900°C. Ausztenitesítési hõmérséklet: 1050–1180°C, a kívánt keménységnek megfelelõen az alábbi diagramból.
*) Hõntartás = Az ausztenitesítési hõmérsékleten való tartózkodási idõ, attól az idõponttól számítva, amikor a mag hõmérséklete is elérte az edzési hõmérsékletet a hûtési folyamat megkezdéséig.
Az austenitesítés során szerszámot dekarbonizációtól és oxidációtól védeni kell. A teljes merítési idõ sófürdõben kétszeri elõmelegítés után : 450°C és 850°C-on. Keménység, HRC
Idõtartam, perc 40
66
1000°C
64
30
1050°C 1100°C 1180°C
62 60
20
58
10 56 980 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 Ausztenitesítési hõmérséklet, °C
0 0
20
40
60
80
100
120
140
Falvastagság, mm
Keménység különbözõ ausztenitesítési hõmérséklet után, 3x 1 óra megeresztéssel 560°C-on. (±1 HRC). HRC
°C
58 60 62 64 66
1020 1060 1100 1140 1180
Stancolt lapok. 5
VANADIS 23
Izotermikus lehûlési diagram. Ausztenitesítési hõmérséklet: 1080°C. Hõntartás: 30 perc. °C 1100
Austenitisierungstemperatur 1080°C Austenitizing temperature 1 080°C Holding time min. Haltedauer 3030 Min.
1000 AAC1f
900
= 890°C
AA C1s =
800
=
700 Perlit Pearlite
600 500 400 40%
300
Bainit Bainite
99%
200 100
Martensite Martensit 11
10 10
100 100 11
1 000 1000
10 000 10 000
10 10
100 100
1 000 1000
1 0,2
1,5
100 000000 100
10
10
90
815°C Hõm. °C 775 750 725 700 650 600 400 375 350 300 250 200
Idõ óra 16,9 2,5 2,2 4,5 70,7 17,7 23,0 23,3 2,1 2,7 22,5 25,8
Kem. HV 10 276 363 370 380 370 813 907 907 649 613 665 707
Seconds Másodperc Minutes Perc
100 Óra 600
Levegõ hûtés rúd Ø mm
Folyamatos lehûlési diagram. Ausztenitesítési hõmérséklet: 1080°C. Hõntartás: 30 perc. °C 1100
Austenitisierungstemperatur 1080°C Haltedauer 30 Min.
1000
A
AC1f = 890°C
900
A C1s = 815°C
800
Karbide Karbide
Perlit Pearlit
700 600 500 400
Bainit Bainit
300 200 M s 100
Martensit Martensit
1
3
2
1
10
100 1
5
4
1000 10
6
10 000 100
6
1,5
10
100 000 1000
1 0,2
7
10 90
Másodperc Perc
100 Óra 600
Levegõ hûtés rúd, Ø mm
Görbe
Kem. HV 10
T 800–500 (Sek.)
1 2 3 4 5 6 7
907 894 894 858 803 673 530
1 10 104 313 1041 2085 5211
VANADIS 23
HÛTÉS
TULAJDONSÁGOK MAGAS HÕMÉRSÉKLETEN
• VÁkumkemence (Gáz nagy sebességgel és 2–5 bar túlnyomás) • Melegfürdõ vagy fluidágy kb. 550°C-on • Fúvott levegõ/gáz. Megj. 1: A hûtést addig kell folytatni, amíg a szerszám hõmérséklete az 50°C-ot elérte. A szerszámot ezután azonnal meg kell ereszteni.
A keménység változása a hõntartás függvényében különbözõ munkahõmérsékleteken.
Megj. 2: Olyan alkalmazásoknál, ahol a maximális szívósság követelmény, a hûtést sófürdõben vagy vákumkemencében, elegendõ túlnyomással kell végezni.
60
Ausztenitesítési hõmérséklet: 1050–1130°C. Megeresztés: 3 x 1 óra 560°C-on. Keménység HRC 65 600°C 55 50 45 650°C 40
MEGERESZTÉS Hidegalakító szerszámokat mindig azonos, 560°C hõmérsékleten kell megereszteni, függetlenül az ausztenitesítési hõmérséklettõl. Háromszor kell megereszteni 1-1 óra hõntartással. A szerszámot a megeresztések között szobahõmérsékletre kell hûteni. Ezután a megeresztési ciklus után a maradék ausztenit mennyisége kevesebb, mint 1%. MÉRETVÁLTOZÁSOK Méretváltozások edzés és megeresztés után. Hõkezelés: austtenittesítési hõmérséklet 1050–1130°C, 3 x 1 óra megeresztés 560°C-on. Próbatest: 80 x 80 x 80 mm und 100 x 100 x 25 mm. Méretváltozások: növekedés hossz-, szélességés vastagság irányban : +0,03% – +0,13%.
MÉLYHÛTÉSES KEZELÉS Azokat az alkatrészeket, melyeknél a maximális méretstabilitás szükséges, az alábbiak szerint lehet mélyhûtéses edzéssel kezelni: Közvetlenül a hûtés után az alkatrészt mélyhûteni –70 -tõl –80°C-ig – Hõntartás 1-3 óra - ezután megereszteni ill. mesterségesen öregíteni. A mélyhûtéses edzés hatására a keménység ~1 HRC-vel emelkedhet. Bonyolult alkatrészek esetében ezt a kezelést a repedésveszély miatt lehetõség szerint kerülni kell.
35 0,1
1
10
100
Idõ: óra Ausztenitesítési hõmérséklet :
1130°C 1080°C ........ 1050°C
Melegkeménység Ausztenitesítési hõmérséklet: 1180°C. Megeresztés: 3 x 1 óra 560°C-on. Keménység HV10 1000 Hõntartás 10 Min. 800 600 400
200 0 0
200
400
600
800°C
Konzol rozsdamentes acélból. A matrica VANADIS 23 -ból készült, a bélyeg VANADIS 4 -bõl. 7
VANADIS 23
Felületkezelés
PVD
A hidegalakító szerszámokat esetenként felületkezelésnek vetik alá, a súrlódás csökkentése és a kopásállóság növelése érdekében. A leggyakoribb felületkezelési eljárások a nitridálás és a kopásálló felületi réteg kialakítása titánkarbidból és titánnitridbõl (CVD, PVD). A VANADIS 23 különösen alkalmas titánkarbid és titánnitrid bevonetolásra. Az egyenletes karbideloszlás a VANADIS 23-ban különösen jó tapadást biztosít ennek a rétegnek. Ezen kívül a méretváltozás edzés és megeresztés során lényegesen kisebb. Ezek az elõnyök, párosulva a nagy szilárdsággal és szívóssággal azt jelentik hogy a VANADIS 23 ideális bázis a nagy kopásállóságú felületi bevonatok készítéséhez. NITRIDÁLÁS Rövid idejû, speciális sófürdõbe történõ merítés (Nitrokarburáló fürdõ) javasolt, hogy egy vékony kemény, 2–20 µm vastag felületi réteg alakuljon ki. Eza réteg csökkenti a súrlódást a bélyegek palástfelületén és természetesen további elõnyöket is biztosít. Nitridálási mélység µm 40 30
VANADIS 23
20 10 0 0
5 10 15 Nitridálási mélység nitrokarburálás 570°C-on
PVD-bevonatos VANADIS 23 szerszám csövek hidegalakításához. 8
Min
A PVD (Fizikai elgõzölögtetéses eljárás/ Physical vapour deposition) biztosítja kopásálló réteg elõállítását relativ alacsony hõmérsékleten (200–500°C). Mivel a VANADIS 23 megersztése mindig magas hõmérsékleten (560°C-on) történik, a PVD-bevonatolás során nem áll fenn a méretváltozás veszélye.
CVD A CVD (Kémiai felületbevonó eljárás/ Chemical vapour deposition) biztosítja kopásálló felületi réteg elõállítását magasabb hõmérsékleten, kb. 1000°C. Ajánlatos a szerszámot a bevonatolás után vákumkemencében edzeni és megereszteni.
VANADIS 23
Javasolt forgácsolási adatok
FÚRÁS Spirálfúró gyorsacélból
Az alábbi forgácsolási adatok irányértéknek tekintendõk, a mindenkori helyi viszonyokhoz kell illeszteni azokat.
Fúró átmérõ Ø mm
Forgácsolási sebesség (v c), m/Min
–5 5–10 10–15 15–20
8–14* 8–14* 8–14* 8–14*
Elõtolás (f) mm/f 0,05–0,15 0,15–0,25 0,25–0,35 0,35–0,40
* TiCN-bevonatos fúró gyorsacélból v c ~25–30 m/Min.
ESZTERGÁLÁS Esztergálás keményfémmel Forgácsolásiparaméterek
Nagyolás
Forgácsolásisebesség (vc) m/Min
Simítás
120–150
Elõtolás (f) mm/f
0,2–0,4
Fogás (ap ) mm
150–170
0,05–0,3
0,05–2
0,5–3
P10–P20*
Keményfém fúró Fúró típus
15
0,05–0,2
2–4
ISO-megmunkálási csoport
Esztergálás gyorsacéllal Simítás
P10*
Forgácsolásiparaméterek
Váltólapkás fúró
Forgácsolási sebesség (vc) m/Min.
110–130
Elõtolás (f) mm/f
–
1)
* Bevonatos keményfém javasolt, pl. Sandvik Coromant 4015 vagy SECO TP100.
2)
0,08–0,14
2)
Hûtõcsatornás fúró Tömör keményfém 1) keményfém éllel
40
35
0,10–0,152)
0,10–0,202)
Hûtõcsatornás fúró beforrasztott keményfém lapkával. Függ a fúróûtmérõtõl.
MARÁS Sík- és sarokmarás Marás keményfémmel Forgácsolásiparaméterek
Nagyolás
Forgácsolási sebesség (v c) m/Min 100–130 Elõtolás (f z) mm/ fog
Simítás
KÖSZÖRÜLÉS Marás gyorsacél maróval Simítás
130–160
Az általánosan használható köszörûkorongokat az alábbi táblázat tartalmazza. További információk az Uddeholm "Szerszámacélok köszörülése" címû kiadványában találhatók.
12
Köszörûkorong választék 0,2–0,3
0,1–0,2
Fogás (ap) mm
2–4
1–2
ISO-megmunkálási csoport
K15*
0,1
Köszörülési eljárás
1–2
K15*
Síkköszörülés köszörûkoronggal
Lágyított A 46 HV
–
* Bevonatos keményfém javasolt, pl. Sandvik Coromant GC 3015 vagy SECO T15M.
Síkköszörülés szegmens tárcsával
A 24 GV
Palástköszörülés
A 60 JV
Szármarás Maró típusa
Forgácsolásiparaméterek Forgácsolási sebesség (vc) m/Min Elõtolás (fz) mm/fog ISO-megmunkálási csoport 1)
2)
Tömörkeményfém
Marás váltólapkás maróval
45–55
110–140
Gyorsacél maróval
Furatköszörülés
A 46 JV
Profilköszörülés
A 100 LV
1)
121) 2)
0,01–0,2 K20
2)
0,06–0,22) P25
Edzett 1) B107 R75 B3 3SG 46 GVS2) A 46 GV
3SG 36 HVS 2) A 36 HV B126 R75 B3 1) 3SG 60 KVS2) A 60 IV 1) B126 R75 B3 3SG 60 JVS2) A 60 HV 1) B126 R100 B6 5SG 80 KVS2) A 120 JV
Erre az alkalmazásra, ha lehetséges, CBNkorong felhasználása javasolt. A Norton Co. terméke
0,01–0,3 2) –
bevonatos keményfém
TiCN-bevonatos szármaróhoz gyorsacélból v c ~25–30 m/Min. függ a radiális fogásmélységtõl és a maró átmérõjétõl. 9
VANADIS 23
Szikraforgácsoló megmunkálás Ha az acél edzett és megeresztett állapotában szikraforgácsolásra kerül, a megmunkálást egy "simító fogással" (azaz alacsony áramerõsség magas frekvencia) kell befejezni. Az optimális szerszámteljesítmény elérése érdekében a szikraforgácsolt felületet csiszolni/ polírozni kell. Végezetül a szerszámot ismételten 535°C-on meg kell ereszteni.
Relatív összehasonlítás Uddeholm hidegmunkaacélok ANYAGTULAJDONSÁGOK ÉS A TÖNKREMENETELI MECHANIZMUSOKKAL SZEMBENI ELLENÁLLÁS
Uddeholm minõség
ARNE
10
W.-Nr. 1.2510
CALMAX
Spec.
RIGOR
1.2363
SVERKER 21
1.2379
SVERKER 3
(1.2436)
VANADIS 4
Spec. PM
VANADIS 10
Spec. PM
VANADIS 23
1.3344 PM
Forgácsol- KöszörülKeménység hatóság hetõség
Mérettartósság
Abraziv kopás
Adhezív kopás
Kipattogzás/ törés
Alakváltozás
VANADIS 23
11
