-
10
Ocele pre prácu za studena
BÖHLER TOP PRODUKTY POUÎÍVANÉ V OBLASTI PRE PRÁCU ZA STUDENA
Ocele vyrábané prá‰kovou metalurgiou 3. generácie
Ocele pre prácu za studena v ESU – kvalite (Elektrotroskové
pretavovanie)
Ocele pre prácu za tepla v ESU – kvalite (Elektrotroskové
pretavovanie)
HLAVNÉ VLASTNOSTI OCELÍ PRE PRÁCU ZA STU-DENA VPL̄ VAJÚCE NA
V¯KON NÁSTROJA
• OdolnosÈ proti opotrebeniu (tvrdosÈ; tvar, mnoÏ-stvo a
rozloÏenie karbidov)
• HúÏevnatosÈ• OdolnosÈ proti tlakovému zaÈaÏeniu – medza
klzu v tlaku – odolnosÈ proti plastickej deformácii• OdolnosÈ
proti popusteniu• Malá náchylnosÈ na deformáciu pri tepelnom
spracovaní (rozmerová stabilita)
OdolnosÈ proti opotrebeniu
Pri tvárnení kovov obvykle spolupôsobí viac druhovopotrebenia
(adhezívne, erozívne, únavové a iné).OdolnosÈ proti opotrebeniu je
vo veºkej miere úmerná tvrdosti a odolnosti proti plastickej
deformá-cii a taktieÏ je závislá na odolnosti proti
dodatoãnémupopusteniu, ale predov‰etk˘m ju ovplyvÀuje mnoÏ-stvo,
druh, tvar a rozloÏenie karbidov. OdolnosÈ protiopotrebeniu závisí
od obsahu uhlíka a karbidotvor-n˘ch prvkov, najmä od V, ale taktieÏ
aj od Mo, W a Cr.
HúÏevnatosÈ
HúÏevnatosÈ nástrojov˘ch ocelí a ich odolnosÈ protikrehkému
poru‰eniu v˘razne ovplyvÀuje:
• Chemické zloÏenie ocele• StupeÀ ãistoty• StupeÀ prekovania•
VeºkosÈ austenitického zrna• MnoÏstvo, veºkosÈ a rozloÏenie
karbidick˘ch
a in˘ch fáz• Vnútorné napätiaHúÏevnaté nástrojové ocele sa okrem
vysokej pev-nosti vyznaãujú aj vysokou duktilitou. Pod duktilitousa
rozumie schopnosÈ materiálu zná‰aÈ deformáciepri cyklickom zaÈaÏení
plasticky bez krehkého po-ru‰enia. ËaÏnosÈ je charakteristická
materiálovávlastnosÈ a pouÏíva sa k urãeniu duktility. Materiál s
vy‰‰ou ÈaÏnosÈou má vy‰‰iu bezpeãnosÈ proti vzni-ku lomu.
OdolnosÈ proti tlakovému zaÈaÏeniu
Po prekroãení medze klzu v tlaku nástrojovej ocelenastáva
plastická deformácia, ão u nástrojov spô-sobuje zmenu tvaru resp.
po‰kodenie. OdolnosÈ pro-ti tlakovému namáhaniu zvy‰uje tvrdosÈ.
TvrdosÈ prinástrojov˘ch oceliach závisí od popustenej
martenzi-tickej matrice, od tvrdosti prítomn˘ch karbidick˘chfáz a
ich vytvrdzovacieho úãinku.
Podºa normy EN ISO 4957 : 1999 sú ocele pre prácu za studena
definované nasledovne:Nelegované alebo legované nástrojové ocele
pre úãely pouÏitia pri ktor˘ch vo v‰eobecnosti teplota povrchu
jepod teplotou 200 °C.
ocele_za_studena 16.3.2016 12:06 Stránka 1
-
11
Ocele pre prácu za studena
OdolnosÈ proti popusteniu
Zv˘‰ená odolnosÈ proti popusteniu sa dosahuje lego-vacími
prvkami, ktoré posúvajú jednotlivé deje pre-biehajúce pri popú‰Èaní
zakalen˘ch ocelí k vy‰‰ímteplotám.
VPLYV TECHNOLÓGIE V¯ROBY NÁSTROJOVEJOCELE NA ÎIVOTNOSË
NÁSTROJOV
Konvenãná metalurgiaNástroje vyrábané z materiálov konvenãnej
kvalitydosahujú niωie Ïivotnosti ako nástroje z materiálovESU
kvality (elektrotroskovo pretavované), ãi PM ma-teriálov (vyrábané
prá‰kovou metalurgiou). Je to spô-sobné nasledovn˘mi dôvodmi:•
Materiály vyrábané konvenãnou metalurgiou majú
hrubozrnnú ‰truktúru, tvorenú hrub˘mi karbidmi.• Karbidy sa
ukladajú v smere valcovania do riadkov.
RiadkovitosÈ je najv˘raznej‰ia v strede veºk˘chpriemerov.
• Nehomogénne vlastnosti a t˘m aj rozdielne rozme-rové zmeny v
pozdæÏnom a prieãnom smere.
• Niωí stupeÀ ãistoty.• Niωia húÏevnatosÈ vypl˘vajúca z nízkej
homoge-
nity ‰truktúry.
Elektrotroskové pretavovanie (ESU-kvalita)Nástroje vyrábané z
materiálov ESU kvality (elektro-troskovo pretavované) sa vyznaãujú
nasledovn˘mivlastnosÈami:
• Vynikajúca ãistota ‰truktúry – minimálny obsah sí-ry a
nekovov˘ch vmestkov.
• Homogénna ‰truktúra v celom priereze aj pri veº-k˘ch
priemeroch.
• Rovnomerné rozmerové zmeny v pozdæÏnoma prieãnom smere.
• Vìaka homogénnej‰ej ‰truktúre ocele ESU kvalitymajú zároveÀ
oproti oceliam vyroben˘ch konvenã-nou metalurgiou v˘razne vy‰‰iu
húÏevnatosÈ priporovnateºnej odolnosti proti opotrebovaniu.
Prá‰ková metalurgia 3. generácie – MICROCLEANOcele pre najvy‰‰ie
poÏiadavky:• Jemné, rovnomerne rozloÏené karbidy• Najvy‰‰ia
metalurgická ãistota• Izotropné vlastnosti• Maximálna odolnosÈ
proti opotrebeniu pri súãasne
vysokej húÏevnatosti• Vysoká tvrdosÈ• Veºmi dobrá rozmerová
stabilita• Vysoká tlaková odolnosÈ• Dobrá le‰titeºnosÈ
Medza klzu v tlaku nástrojov˘ch ocelí podºa DIN 50106Valcovitá
vzorka s pomerom V¯·KA/PRIEMER od 1,5
Porovnanie odolnosti vybran˘ch ocelí Böhler proti tlakovému
namáhaniu
Mikro‰truktúra ocele vyrábanejkonvenãnou metalurgiou (oceº
1.2379)
Mikro‰truktúra ocele vyrábanejkonvenãnou metalurgiou (Böhler
K340ISODUR)
Mikro‰truktúra ocele vyrábanejprá‰kovou metalurgiou (Böhler
K390MICROCLEAN)
ocele_za_studena 16.3.2016 12:06 Stránka 2
-
12
Ocele pre prácu za studena
MECHANIZMY PO·KODENA NÁSTROJOV PREPRÁCU ZA STUDENA A MOÎNOSTI
VYHNÚË SAICH VZNIKU
Abrazívne opotrebeniePri abrázii (abrazívnom opotrebovaní)
dochádza v dô-sledku pohybu dvoch povrchov v kontakte (napr.striÏn˘
nástroj, strihan˘ materiál) k oddeºovaniu a pre-miestÀovaniu
ãiastoãiek materiálu. Pri nástrojoch preprácu za studena dochádza
hlavne k erózii matricenástroja. Tento proces spomaºujú
karbidy.
Abrazívne opotrebovanie – erózia matriceRie‰enie: Materiály s
vysokopevnou matricou s tvrdou kar-bidickou zloÏkou.
Adhezívne opotrebenieAdhezívne opotrebenie je charakterizované
oddeºo-vaním a premiestÀovaním ãastíc materiálu v mies-tach, v
ktor˘ch dochádza pri vzájomnom pohybek tesnému priblíÏeniu a k
mikronávaru na stykovejploche. âastice vytrhávané z materiálu môÏu
naspäÈpriºnúÈ k jednému, alebo k druhému funkãnému povr-chu, alebo
sa môÏu medzi funkãn˘mi povrchmi pohy-bovaÈ. Adhézia obzvlá‰È
vzniká, keì medzi vzájomne pohy-bujúcimi povrchmi nie je Ïiadna
oddeºujúca vrstva.Jedn˘m z rie‰ení pre vznik, respektíve zmiernenie
ad-hezívneho opotrebovania je povlakovanie nástroja,prípadne
pouÏitie nástrojovej ocele s prídavkom hliní-ka, ktoré vytvárajú na
povrchu nástroja jemnú oxidic-kú vrstvu. Patria sem materiály
Böhler K340 ISODURa Böhler K360 ISODUR.ZároveÀ sú tu rie‰ením
nástrojové ocele s vysoko-pevnou matricou s vysok˘m podielom
jemn˘ch karbi-
dov, s pravideln˘m rozdelením. Takéto vlastnosti po-núkajú ocele
vyrábané prá‰kovou metalurgiou
Adhezívne opotrebenie – mikronávary, oddeºo-vanie a
premiestÀovanie ãastíc materiálu na ná-stroji Rie‰enie:
Povlakovanie.PouÏitie ocelí s obsahom Al (Böhler K340 ISODUR,Böhler
K360 ISODUR).PouÏitie ocelí vyrában˘ch prá‰kovou metalurgiou(PM
Materiály).
ÚnavaPod únavou materiálu sa rozumie vznik a rast trhlinyv
dôsledku cyklického namáhania. Únavová trhlinavzniká v prechodovej
zóne medzi silne plastickya slabo plasticky aÏ elasticky namáhanou
ãasÈounástroja, v dôsledku Èahov˘ch napätí.Typick˘m po‰kodením
nástroja v dôsledku únavy súvy‰tiepenia na ãinnej ãasti.
Únavové opotrebenie – vy‰tiepenie, plastická
de-formáciaRie‰enie: Pre nástroje pouÏívaÈ materiály s vysokou
homo-genitou ‰truktúry, s minimálnou veºkosÈou vnú-torn˘ch ch˘b
(malé karbidy, minimálny obsah nekovov˘ch vmestkov), s vysokou
medzou klzua duktilitou.
Abrazívne opotrebenie na striÏnej hrane
Adhezívne opotrebenie na striÏnej hrane
Mechanizmus po‰kodenia nástroja v dôsledku únavového
opotrebenia
Príklad po‰kodenia striÏníka pre presné strihanie – vy‰tie-penia
na ãinnej ãasti
Kontaktná oblasÈ
ocele_za_studena 16.3.2016 12:06 Stránka 3
-
13
Ocele pre prácu za studena
STRIHANIE/DIEROVANIE VYSOKOPEVN¯CH PLECHOV
Z dôvodu úspory váhy, zmen‰ovaniu nosn˘ch prierezov namáhan˘ch
dielov a zvy‰ovania tuhosti karosérie sastále viac pouÏívajú
vysokopevné materiály. Súãiastky tak dosahujú medzu pevnosti v Èahu
aÏ nad 1500 MPa.
VOªBA VHODNEJ NÁSTROJOVEJ OCELE PRE PRÁCU ZA STUDENA
Orientaãná schéma pre správny v˘ber Böhler ocelí pre prácu za
studena
ocele_za_studena 16.3.2016 12:07 Stránka 4
-
14
Ocele pre prácu za studena
BÖHLERoznaãenie
OdolnosÈ proti opotrebeniu
��� � � � ��
��� � � �� ��
� � ���� � �
��� ���� ��� ��� ���
�� ��� ����� �� ��
���� ���� �� ��� ���
����� ����� ���� ���� ����
���� ���� ����� ��� ����
��� ��� ����� ��� ����
� � ����� � �
� � ����� � �
�� �� � ��� ��
����� ����� �� ����� ����
����� ���� ��� ���� ����
���� ��� ���� ��� ����
� � ������ � ��
Abrazívne opotrebenie Adhezívne opotrebenie
HúÏevnatosÈ OdolnosÈ protitlakovému zaÈaÏeniu
Rozmerová stabilita
VOªBA VHODNEJ NÁSTROJOVEJ OCELE PRE RÔZNE OBLASTI PRE PRÁCU ZA
STUDENA
Ocele pre prácu za studena je moÏné pouÏiÈ v rôznych
oblastiach.• strihanie a dierovanie• razenie mincí• tvárnenie za
studena• oblasÈ priemyseln˘ch a strojn˘ch noÏov
UPOZORNENIE: Porovnávanie hodnôt jednotliv˘ch vlastností je
v˘razne závislé na tepelnom spracovaní.
RELATÍVNE POROVNANIE VLASTNOSTÍ PRE STRIHANIE A DIEROVANIE
BÖHLERoznaãenie
OdolnosÈ proti opotrebeniu
��� ���� ��� ��� ���
�� � ����� �� �
� � ����� � �
���� ���� ���� ���� ����
��� ���� ����� ��� ����
Abrazívne opotrebenie Adhezívne opotrebenie
HúÏevnatosÈ OdolnosÈ protitlakovému zaÈaÏeniu
Rozmerová stabilita
RELATÍVNE POROVNANIE VLASTNOSTÍ PRE RAZENIE MINCÍ
* moÏnosÈ v˘roby na poÏiadanie v ESU kvalite a taktieÏ vo VMR
kvalite
*
ocele_za_studena 16.3.2016 12:07 Stránka 5
-
15
Ocele pre prácu za studena
BÖHLERoznaãenie
OdolnosÈ proti opotrebeniu
��� � � �� ��
��� ���� ��� ��� ���
�� ��� ����� �� ��
���� ���� �� ��� ���
����� ����� ���� ���� ����
���� ���� ����� ��� ����
��� ��� ����� ��� ����
����� ���� ��� ���� ����
���� ��� ���� ��� ����
� � ������ � ��
Abrazívne opotrebenie Adhezívne opotrebenie
HúÏevnatosÈ OdolnosÈ protitlakovému zaÈaÏeniu
Rozmerová stabilita
RELATÍVNE POROVNANIE VLASTNOSTÍ PRE TVÁRNENIE ZA STUDENA
BÖHLERoznaãenie
OdolnosÈ proti opotrebeniu
��� �� � �� ��
� � ��� � �
�� � ��� �� �
��� ����� �� ��� ���
��� ���� ��� �� ��
���� ����� �� ��� ���
����� ����� ��� ���� ����
� � ���� � �
�� ��� � ��� ��
�
�
�
�
����
������
�
�
�
��
Abrazívne opotrebenie Adhezívne opotrebenie
HúÏevnatosÈ OdolnosÈ protitlakovému zaÈaÏeniu
Rozmerová stabilita
RELATÍVNE POROVNANIE VLASTNOSTÍ PRE PRIEMYSELNÉ A STROJNÉ
NOÎE
ocele_za_studena 16.3.2016 12:07 Stránka 6