SZERSZÁMACÉL ISMERTETÕ
VANADIS 30 – SuperClean Co-ötvözésû nagyteljesítményû – PM – gyorsacél hidegalakító szerszámokhoz
Überall, wo Werkzeuge hergestellt und verwendet werden
VANADIS 30
Tulajdonságok
Alkalmazási területek
FIZIKAI TULAJDONSÁGOK
A VANADIS 30 egy nagyteljesítményû – PM – gyorsacél, amely kobalt ötvözõt is tartalmaz. A kb. 8,5% kobalt tartalom hatással van a melegszilárdságra ill. a melegkeménységre, megeresztésállóságra és a rugalmassági modulusra. Mivel a kobalt nem karbidképzõ, a kopásállóság azonos a kobalt nélküli acéléval, pl. VANADIS 23. Másrészt a szívósság és átedzhetõség a kobalt jelenléte miatt csekély mértékben csökken. Az eredmény egy nagyobb nyomószilárdság és termikus terhelhetõség.
Hõmérséklet
• A nagy kopásállóság és a rendkívüli nyomószilárdság kedvezõ kombinációja miatt a VANADIS 30 különösen jól alkalmazható hideg térfogati-alakító szerszámokhoz. • Az ún. hidegalakítás során a szerszám élein ill. egyéb mûködõ felületeken (> 200°C) felmelegedés is várható. Ez az eset áll elõ mindenkor, gyorsjáratú sajtókon végzett munka esetén. Akkor is, ha rendkívül nagy alakítási nyomások szükségesek, a következmény a helyi felmelegedések létrejötte.
Általános információk A VANADIS 30 egy W-Mo-V-Co-ötvözésû, porkohászati technológiával elõállított gyorsacél, melynek jellemzõi: • nagy kopásállóság • igen nagy nyomószilárdság nagy munkakeménység mellett • nagy keménységnövekedés és jó átedzhetõség • jó szívósság • mérettartósság edzéskor • igen magas megeresztésállóság
400°C
600°C
Sûrûség, kg/m (1)
8050
7940
7875
Rugalmasságimodulus MPa (2)
240 000
214 000
192 000
Hõtágulásiegyüttható /°C ,20°C-ra Hõvezetésitényezõ W/m•°C
(2)
–
11,8 x 10-6 12,3 x 10-6
(2)
24
28
27
(2)
420
510
600
Fajhõ J/kg °C
HIDEGALAKÍTÁSHOZ
20°C
3
(1) = Lágyított állapotra. (2) = Edzett és megeresztett állapotra.
HAJLÍTÓ SZILÁRDSÁG
Hajlítóvizsgálat, négypontos nyomaték átvitel. Próbatest mérete: 5 mm Ø. Hajlítási sebesség: 5 mm/perc. Ausztenitesítési hõmérséklet: 1050–1180°C. A próbatestek 3x 1 órára lettek 560°C-on megeresztve, közben levegõn szobahõmérsékletre lehûtve. Feszültség kN/mm2 6,0
HRC 70 Rmb
HRC
5,0
65
4,0
60 Reb
Összetétel % Szabvány
C 1,28
Cr 4,2
Mo 5,0
W 6,4
V 3,1
Co 8,5
kb. W.-Nr. 1.3207
Szállítási állapot
Lágyítva max. 300 HB-re Hidegen húzva max. 320 HB-re
Színjelölés
Sötétzöld
Címlapon: Nagy teljesítményû bélyegek. Ilyen típusú alkalmazásokhoz a VANADIS 30 a megfelelõ acél. 2
55
3,0
950
1000 1050 1100 1150 1200 Ausztenitesítési hõmérséklet, °C
1250
VANADIS 30
TULAJDONSÁGOK MAGAS HÕMÉRSÉKLETEN
Hõkezelés
VANADIS 30 melegkeménység
LÁGYÍTÁS HV10 900
HRC 66 Ausztenitesítési hõm. 1180°C
64 62 60 58 56 54 52
800
1100°C
Az acélt oxidációtól védve felhevítjük, majd 850–900°C-on hõntartjuk. Ezután kemencében 10°C/óra sebességgel 700°C-ig, végül pedig levegõn lehûteni.
700
FESZÜLTSÉGMENTESÍTÉS
600 500
0
200 400 Vizsgálati hõmérséklet °C
600
A keménység változása a különbözõ munkahõmérsékleten töltött idõ függvényében.
Ausztenitesítési hõmérséklet: 1050–1130°C Megeresztés: 3 x 1 óra, 560°C-on. Keménység 70
Nagyoló megmunkálás után a szerszámot célszerû 600–700°C-on 2 órát hõntartani. Ezután lassan, kemencével együtt kb. 500°C-ig hûtjük, majd végezetül szabad levegõn.
EDZÉS Elõmelegítési hõmérséklet: 450–500°C és 850–900°C. Ausztenitesítési hõmérséklet: 1000–1180°C, a kívánt munkakeménységnek megfelelõen az alábbi diagramból határozható meg. Az ausztenitesítés során a szerszámot a dekarbonizációtól és az oxidációtól védeni kell.
65 600°C 60
Keménység értékek, 560°C-on háromszor egy óra megeresztés után.
55 50 45 40 35
Ausztenitesítési hõmérs.: 1130°C 1080°C 1050°C
650°C
Végkeménység HRC 68 66
0,1
1 100
10
64
Idõ órában 62 60 58 960 980 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 Ausztenitesítési hõmérséklet °C
Keménység értékek különbözõ ausztenitesítési hõmérsékleteken, ha 3x 1 órás, 560°C-os megeresztést alkalmazunk (±1 HRC). HRC
°C
59 60 61 62 63 64 65 66 67
980 1000 1020 1050 1075 1100 1125 1150 1180
3
VANADIS 30
Javasolt hõntartás
A teljes bemerítési idõtartam sófürdõben, kétszeri elõmelegítés, 450°C és 850°C után.
Hõntartás* perc.
Idõtartam, perc. 40
15
1000°C
30
10
1050°C 1100°C 1180°C
20 5 10 0 1000
0 1050 1100 1150 Ausztenitesítési hõmérséklet
°C
0
20
40
60
80
100
Falvastagság mm
* ) Hõntartás = az az idõtartam az ausztenitesítési hõmérsékleten, mely a mag edzési hõmérsékletre történõ melegedésétõl a hûtési folyamat megkezdéséig tart.
Folyamatos lehûlési diagram (CCT). Ausztenitesítési hõmérséklet 1180°C. °C 900 800 700
Perlit
600 500 400 Bainit
300 200
Ms 2
1
100 HV10
835
902
0 10
0,5
4
1 mp
2
1
4 6 8 10
2
40 1 2 perc
4
5
6
7
824
657
557
437
3
10
20
3 907
4
10
4
8
15
10
30
1 óra
2
4
8 347
* 105
8 12 16 1 nap
120
140
VANADIS 30
HÛTÉS • Melegfürdõ, hõmérséklete 540°C • Vákumkemence elegendõ gáztúlnyomással.
szilárdsággal és szívóssággal, azt jelentik, hogy a VANADIS 30 ideális bázis nagy keménységû felületi rétegek készítéséhez.
Megj. 1: A hûtést 50°C-os szerszámhõmérsékletig kell folytatni. Megj. 2: A megfelelõen nagy szívósság elérése érdekében legalább 10°C/mp hûtési sebességet kell a magban elérni. Ez érvényes az ausztenitesítési hõmérsékletrõl kb. 540°C-ig történõ hûtésre. A felület és a mag közötti hõmérséklet kiegyenlítõdés után a hûtési sebesség kisebb lehet, kb. 5°C/mp. Ezzel elérhetõ a legkedvezõbb deformáció és a legalacsonyabb sajátfeszültségi szint.
MEGERESZTÉS Hidegalakító alkalmazásoknál mindig 560°C-on kell megereszteni, függetlenül attól, hogy milyen ausztenitesítési hõmérsékletet alkalmaztunk. Háromszori megeresztés szükséges, 1 óra hõntartás. A szerszámot a megeresztések között szobahõmérsékletre kell lehûteni. Ezután a megeresztési ciklus után a maradékausztenit mennyisége kevesebb, mint 1%.
MÉRETVÁLTOZÁSOK Méretváltozások edzés és megeresztés után. Hõkezelés: Ausztenitesítés 1050–1130°C között és 3 x 1 óra megeresztés 560°C-on. Próbatest: 80 x 80 x 80 mm és 100 x 100 x 25 mm. Méretváltozások: Növekedés hossz-, szélesség- és vastagság irányban: +0,03% -tól +0,13%-ig.
NITRIDÁLÁS Egy speciális, nitrokarburáló, fürdõbe történõ, rövid idejû bemerítés javasolható, hogy egy vékony, kemény 2–20 µm vastag felületi réteget érjünk el. Ez a réteg csökkenti a súrlódást a bélyegek palástfelületén és ezenkívül további elõnyöket is biztosít.
Nitridálási mélység µm 40 30
VANADIS 30
20 10 0 0
5
10
15
Perc
Nitridálási mélység nitrokarburálás után 570°C-on
PVD PVD (Fizikai elgõzölögtetõ eljárás/ Physical vapour deposition) kopásálló felületi réteg kialakítását teszi lehetõvé viszonylag alacsony hõmérsékleten (200–500°C). Mivel aVANADIS 30 mindig magas hõmérsékleten (560°C-on) lesz megeresztve, egy PVD bevonatolás során nem áll fenn az elhúzódás veszélye.
CVD
Felületkezelési eljárások
CVD (Kémiai kiválásos eljárás/ Chemical vapour deposition) kopásálló felületi réteg kialakítását teszi lehetõvé magas, kb. 1000°C hõmérsékleten. Ajánlatos a szerszámot a bevonatolás után vákumkemencében edzeni és megereszteni.
A hidegalakító szerszámokat esetenként felületkezelésnek kell alávetni, hogy a súrlódás csökkenjen és a kopásállóság növekedjen. A leggyakrabban alkalmazott felületkezelési eljárások a nitridálás és a kopásálló titánkarbid és titánnitrid (CVD, PVD) bevonatolás. A VANADIS 30 különösen alkalmas titánkarbid és titánnitrid bevonatok készítésére. Az egyenletes karbideloszlás a VANADIS 30-ban különösen jó tapadást biztosít ezeknek a rétegeknek, ezenkívül az edzés és megeresztés utáni méretváltozás lényegesen kisebb. Ezek az elõnyök, összekapcsolva a magas 5
VANADIS 30
Javasolt forgácsolási paraméterek
FÚRÁS Spirálfúró gyorsacélból
Az alábbi forgácsolási adatok irányértékekenek tekintendõk és a mindenkori helyi sajátosságokhoz, lehetõségekhez kell igazítani azokat.
ESZTERGÁLÁS Esztergálás keményfémmel Forgácsolási paraméterek
Nagyolás
Fúró átmérõ Ø mm
Forgácsolási sebesség (vc), m/perc
Elõtolás (f) mm/f
–5 5–10 10–15 15–20
8–12* 8–12* 8–12* 8–12*
0,05–0,15 0,15–0,25 0,25–0,35 0,35–0,40
* TiCN-bevonatos gyorsacél fúrók esetén vc =20–25 m/Min. Esztergálás gyorsacéllal
Simítás
Keményfém fúró
Simítás
Fúró típusa
Forgácsolásisebesség (vc) m/Min Elõtolás (f) mm/f Fogás (ap) mm Megmunkálásicsoport ISO
100–130
130–160
0,20–0,40
0,05–0,20
10 0,05–0,30
2–4
0,05–2
0,5–2
P10–P20*
P10*
–
Forgácsolásiparaméterek
Váltólapkás fúró
Forgácsolásisebesség (vc) m/Min.
100–130
Elõtolás (f) mm/f
* Bevonatos keményfém ajánlott, pl. Sandvik Coromant 4015 vagy SECO TP100.
1) 2)
0,08–0,14
2)
Tömörkeményfém
Hûtõcsatornás fúró Keményfém éllel 1)
45
35
0,10–0,152)
0,10–0,20 2)
Hûtõcsatornás fúró, beforrasztott keményfém lapkával. Függ a fúró átmérõtõl.
MARÁS Sík- és sarokmarás Marás Keményfémmel Forgácsolásiparaméterek
Nagyolás
Simítás
Marás Gyorsacélmaróval Simítás
Forgácsolásisebesség (vc) m/Min
80–100
100–130
10
0,20–030
0,10–0,20
0,10
Elõtolás (f z) mm/ fog Fogás (ap) mm Megmunkálásicsoport ISO
2–4
1–2
K15*
1–2
K15*
–
* Bevonatos keményfém javasolt, pl. Sandvik Coromant GC 3015 vagy SECO T15M.
KÖSZÖRÜLÉS Általános köszörûkorong ajánlások találhatók az alábbi táblázatban. További információk az Uddeholm ,,Szerszámacélok köszörülése" címû kiadványában találhatók.
Köszörûkorong megválasztása Technológia
Lágyított
Síkköszörülés
A 46 HV
Homlokkösz. (Szegmens) Palástköszörülés
A 24 GV A 60 JV
Furatköszörülés
A 46 JV
Profilköszörülés
A 100 LV
Szármarás Maró típusa
Forgácsolásiparaméter Forgácsolási sebess. (v c) m/Min Elõtolás (fz) mm/fog ISO-Megmunkálási csoport
Tömörkeményfém
40–45
Maró Váltólapkával
90–120
Gyorsacél
K20
P25
–
Bevonatos keményfém 1)
2)
6
1)
Lehetõség szerint CBN- korongokat alkalmazzunk.
2)
A Norton Co. terméke.
101)
0,01–0,202) 0,06–0,20 2) 0,01–0,30 2)
TiCN-bevonatos szármarókhoz gyorsacélból v c =20–25 m/Min. Függ a radiális fogásmélységtõl és a maró átmérõjétõl.
Edzett B151 R75 B3 1) 3SG 46 HVS2) A 46 GV 3SG 36 HVS 2) A 36 GV B126 R75 B3 1) 5SG 60 KVS2) A 60 IV B126 R75 B3 1) 3SG 60 JVS2) A 60 HV B126 R100 B6 1) 5SG 80 KVS2) A 120 JV
VANADIS 30
Szikraforgácsoló megmunkálás Ha az acélt edzett és megeresztett állapotban szikraforgácsolni kell, a megmunkálást egy "simító" fogással kell befejezni (azaz alacsony áramerõsség, magas frekvencia). Az optimális szerszámteljesítmény biztosítása érdekében a szikraforgácsolt felületet csiszolni/ polírozni kell. Végezetül a szerszámot ismételten, 535°C-on meg kell ereszteni.
Relatív összehasonlítás Uddeholm hidegmunkaacélok ANYAGTULAJDONSÁGOK ÉS TÖNKREMENETELI MECHANIMUSOKKAL SZEMBENI ELLENÁLLÁS
Uddeholm ARNE
W.-Nr.
Forgácsol- KöszörülKeménys. hatóság hetõség
Méretstabilitás
Abrazív kopás
Adhezív kopás
Kipattogzás/ törés
Alakváltozás
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
VANADIS 30
³1.3207 PM
VANADIS 60
³1.3241 PM
7
