Del 1 -Kallarbetedöstål
Kallbearbetande formstål inkluderar formar för tillverkning av stansning och skärning (stansnings- och stansformar, trimningsformar, stansar, saxar), formar med kall rubrik, kallextruderingsformar, bockningsformar och tråddragningsformar, etc.
1. Arbetsförhållanden och prestandakrav för kallbearbetningformstål
Under drift av kallbearbetningformstål, på grund av det bearbetade materialets höga deformationsmotstånd, bär den arbetande delen av formen stort tryck, böjkraft, slagkraft och friktionskraft.Därför är den normala orsaken till att skrota kallbearbetningsformar i allmänhet på grund av slitage.Det finns också fall där de misslyckas i förtid på grund av brott, kollapskraft och deformation som överskrider toleransen.
Jämfört med skärverktygsstål, kallt arbeteformstålhar många likheter.Formen måste ha hög hårdhet och slitstyrka, hög böjhållfasthet och tillräcklig seghet för att säkerställa ett smidigt framsteg av stansningsprocessen.Skillnaden ligger i formens komplexa form och bearbetningsteknik, samt den stora friktionsytan och den höga risken för slitage, vilket gör det svårt att reparera och slipa.Därför krävs högre slitstyrka.När formen arbetar, bär den högt stanstryck och är benägen till spänningskoncentration på grund av sin komplexa form, så den kräver hög seghet;Formen har en stor storlek och komplex form, så den kräver hög härdbarhet, liten deformation och sprickningstendens.Kort sagt, kraven på härdbarhet, slitstyrka och seghet vid kallarbeteformstålär högre än för skärverktygsstål.Kraven på röd hårdhet är dock relativt låga eller i princip inte nödvändiga (eftersom den formas i kallt tillstånd), så vissa stålsorter som lämpar sig för kallbearbetningsformar har också formats, såsom utveckling av hög slitstyrka, mikrodeformation kallt arbeteformståloch hög seghet kallt arbeteformstål.
2. Val av stålkvalitet
Vanligtvis, beroende på användningsförhållandena för kallbearbetande formar, kan valet av stålkvaliteter delas in i följande fyra situationer:
①Cgammal arbetsform med liten storlek, enkel form och lätt belastning.
Till exempel kan små stansar och saxar för att skära stålplåtar vara gjorda av kolverktygsstål som T7A, T8A, T10A och T12A.Fördelarna med denna typ av stål är;Bra bearbetbarhet, billigt pris och enkel källa.Men dess nackdelar är: låg härdbarhet, dålig slitstyrka och stor härdningsdeformation.Därför är den endast lämplig för tillverkning av verktyg med små dimensioner, enkla former och lätta belastningar, samt kallbearbetande formar som kräver ett lågt härdande lager och hög seghet.
② Kallarbetande formar med stora dimensioner, komplexa former och lätta belastningar.
De vanligaste ståltyperna inkluderar låglegerade skärverktygsstål som 9SiCr, CrWMn, GCr15 och 9Mn2V.Härddiametern för dessa stål i olja kan i allmänhet nå över 40 mm.Bland dem är 9Mn2V stål en typ av kallarbeteformstålutvecklats i Kina de senaste åren som inte innehåller Cr.Den kan ersätta eller delvis ersätta stål som innehåller Cr.
Karbidheterogeniteten och härdsprickningstendensen för 9Mn2V-stål är mindre än för CrWMn-stål, och avkolningstendensen är mindre än för 9SiCr-stål, medan härdbarheten är större än för kolverktygsstål.Dess pris är bara cirka 30% högre än den senare, så det är en stålkvalitet värd att marknadsföra och använda.Men 9Mn2V-stål har också vissa nackdelar, såsom låg slagseghet och sprickfenomen som finns i produktion och användning.Dessutom är anlöpningsstabiliteten dålig och anlöpningstemperaturen överstiger i allmänhet inte 180 ℃.Vid anlöpning vid 200 ℃ börjar böjhållfastheten och segheten att visa låga värden.
9Mn2V stål kan kylas i kylmedier med relativt mild kylkapacitet som nitrat och het olja.För vissa formar med strikta deformationskrav och låga hårdhetskrav kan austenitisk isotermisk härdning användas.
③ Kallarbetande formar med stora dimensioner, komplexa former och tunga belastningar.
Mellanlegerat eller höglegerat stål måste användas, såsom Cr12Mo, Crl2MoV, Cr6WV, Cr4W2MoV, etc. Dessutom kan även höghastighetstål användas.
Under de senaste åren har trenden att använda snabbstål som kallbearbetningsform ökat, men det bör påpekas att det vid denna tidpunkt inte längre är användningen av den unika röda hårda hållfastheten hos höghastighetsstål, utan snarare dess höga härdbarhet och höga slitstyrka.Därför bör det också finnas skillnader i värmebehandlingsprocessen.
När man använder höghastighetsstål som en kall form, bör lågtemperaturhärdning användas för att förbättra segheten.Till exempel är den vanliga härdningstemperaturen för W18Cr4V stålskärverktyg 1280-1290 ℃.Vid tillverkning av kallbearbetningsformar bör lågtemperatursläckning vid 1190 ℃ användas.Ett annat exempel är W6Mo5Cr4V2 stål.Genom att använda lågtemperaturhärdning kan livslängden förbättras avsevärt, särskilt genom att avsevärt minska förlusthastigheten.
④ Kallarbetande formar som utsätts för stötbelastningar och har tunna bladgap.
Som nämnts ovan är prestandakraven för de tre första typerna av kallbearbetningsstål huvudsakligen hög slitstyrka, så hypereutektoidstål med hög kolhalt och till och med ledeburitstål används.För vissa kallbearbetningsdynor, såsom sidotornsskärnings- och stansformar, som har tunna stumfogar och utsätts för stötbelastning vid användning, krävs dock hög slagseghet.För att lösa denna motsägelse kan följande åtgärder vidtas:
Ⅰ-minska kolhalten och använd hypoeutektoid stål för att undvika en minskning av stålets seghet orsakad av primära och sekundära karbider;
Ⅱ-Att lägga till legeringselement som Si och Cr för att förbättra stålets härdningsstabilitet och temperatur (härdning vid 240-270 ℃) är fördelaktigt för att helt eliminera härdningsspänningar och förbättra prestanda utan att minska hårdheten;
Ⅲ-Lägg till element som W för att bilda eldfasta karbider för att förfina korn och förbättra segheten.De vanligen använda stålen för kallbearbetningsformar med hög seghet inkluderar 6SiCr, 4CrW2Si, 5CrW2Si, etc.
3. Sätt att till fullo utnyttja prestandapotentialen hos kallbearbetningsstål
När man använder stål av typen Cr12 eller snabbstål som kallbearbetningsformar är ett framträdande problem stålets höga sprödhet, som är benägen att spricka under användning.För detta ändamål är det nödvändigt att förfina karbider med tillräckliga smidesmetoder.Dessutom bör nya stålsorter utvecklas.Fokus för att utveckla nya stålsorter bör vara att minska kolhalten i stål och antalet karbidbildande element.
Cr4W2MoV-stål har fördelar som hög hårdhet, hög slitstyrka och god härdbarhet.Den har också god härdningsstabilitet och omfattande mekaniska egenskaper.Den används för tillverkning av kiselstålformar etc. Den kan öka livslängden med mer än 1-3 gånger jämfört med Cr12MoV-stål.Smidestemperaturområdet för detta stål är dock smalt och det är benäget att spricka under smide.Smidestemperaturen och driftsspecifikationerna bör kontrolleras strikt.
Cr2Mn2SiWMoV-stål har låg härdningstemperatur, liten härdningsdeformation och hög härdbarhet.Det är känt som luftsläckt mikrodeformationformstål.
7W7Cr4MoV stål kan ersätta W18Cr4V och Cr12MoV stål.Dess egenskap är att ojämnheten hos karbiderna och stålets seghet har förbättrats avsevärt.
Del2 -Varmt arbetandeformstål
1. Arbetsförhållanden för varma arbetsformar
Varmarbetande formar inkluderar hammarsmideformar, varma extruderingsformar och pressgjutformar.Som nämnts tidigare är huvudegenskapen för arbetsförhållandena för varma arbetsformar kontakt med varm metall, vilket är den största skillnaden från arbetsförhållandena för kallbearbetningsformar.Därför kommer det att medföra följande två problem:
(1) Ytmetallen i formhåligheten värms upp.Vanligtvis, när slagformar fungerar, kan yttemperaturen på formhåligheten nå över 300-400 ℃ och den heta extruderingsformen kan nå över 500-800 ℃;Temperaturen i formgjutningsformens hålighet är relaterad till typen av pressgjutningsmaterial och gjuttemperatur.Vid pressgjutning av svart metall kan formhålets temperatur nå över 1000 ℃.Sådana höga användningstemperaturer kommer avsevärt att minska ythårdheten och styrkan hos formhåligheten, vilket gör den benägen att vikas under användning.Det grundläggande prestandakravet för varmformstålär hög termoplastisk beständighet, inklusive hårdhet och hållfasthet vid hög temperatur, och hög termoplastisk beständighet, vilket faktiskt återspeglar stålets höga anlöpningsstabilitet.Från detta kan det första sättet att legera hett formstål hittas, det vill säga att lägga till legeringselement som Cr, W, Si kan förbättra stålets härdningsstabilitet.
(2) Termisk utmattning (sprickbildning) uppstår på ytmetallen i formhåligheten.Arbetsegenskaperna hos heta formar är intermittenta.Efter varje hetmetallbildning måste ytan av formhåligheten kylas av media som vatten, olja och luft.Därför värms och kyls den heta formens arbetstillstånd upprepade gånger, så att ytmetallen i formhåligheten kommer att genomgå upprepad termisk expansion, det vill säga upprepade gånger utsättas för drag- och tryckspänningar.Som ett resultat kommer ytan av formhåligheten att spricka, vilket kallas termisk trötthet.Därför är det andra grundläggande prestandakravet för den varmaformstålläggs fram, det vill säga den har hög termisk utmattningsbeständighet.
Generellt sett är de viktigaste faktorerna som påverkar stålets termiska utmattningsbeständighet:
① Stålets värmeledningsförmåga.Stålets höga värmeledningsförmåga kan minska graden av uppvärmning på formens ytmetall, och därigenom minska stålets tendens till värmeutmattning.Det anses allmänt att stålets värmeledningsförmåga är relaterad till dess kolinnehåll.När kolhalten är hög är värmeledningsförmågan låg, så det är inte lämpligt att använda högt kolstål för hett arbeteformstål.Lågt kolinnehåll i medelkolstål (C0,3% 5-0,6%) används vanligtvis i produktionen, vilket kan leda till en minskning av stålets hårdhet och hållfasthet och är också skadligt.
② Stålets kritiska punkteffekt.Vanligtvis gäller att ju högre den kritiska punkten (Acl) av stål är, desto lägre är dess termisk utmattningstendens.Därför ökas den kritiska punkten för stål i allmänhet genom att tillsätta legeringselement Cr, W, Si och bly.På så sätt förbättras stålets termiska utmattningsbeständighet.
2. Stål för vanliga varmarbetande formar
(1) Stål för hammarsmide.Generellt sett finns det två framträdande problem med användningen av stål för hammarsmideformar.För det första utsätts den för stötbelastningar under drift.Därför krävs att stålets mekaniska egenskaper är höga, speciellt för plastisk deformationsbeständighet och seghet;Det andra skälet är att hammarsmidesformens tvärsnittsstorlek är relativt stor (<400 mm), vilket kräver hög härdbarhet hos stålet för att säkerställa enhetlig mikrostruktur och prestanda för hela formen.
Vanligt använda hammarsmidesstål inkluderar 5CrNiMo, 5CrMnMo, 5CrNiW, 5CrNiTi och 5CrMnMoSiV.Olika typer av hammarögonformar bör använda olika material.För mycket stora eller stora hammarsmide är 5CrNiMo att föredra.5CrNiTi, 5CrNiW eller 5CrMnMoSi kan också användas.5CrMnMo-stål används vanligtvis för små och medelstora hammarsmide.
(2) Stål används för heta extruderingsformar, och arbetsegenskaperna för heta extruderingsformar är låg laddningshastighet.Därför är uppvärmningstemperaturen i formhåligheten relativt hög, vanligtvis upp till 500-800 ℃.Prestandakraven för denna typ av stål bör främst fokusera på hög hållfasthet vid hög temperatur (dvs. hög anlöpningsstabilitet) och hög värmeutmattningsbeständighet.Kraven på AK och härdbarhet kan lämpligen sänkas.Generellt är storleken på heta extruderingsformar liten, ofta mindre än 70-90 mm.
Vanligt använda varma extruderingsformar inkluderar 4CrW2Si, 3Cr2W8V och 5% Cr-typ varmarbeteformståls.Bland dem kan 4CrW2Si användas som både kallarbeteformståloch varmt arbeteformstål.På grund av olika användningsområden kan olika värmebehandlingsmetoder användas.Vid tillverkning av kalla formar används lägre härdningstemperaturer (870-900 ℃) och härdningsbehandling med låg eller medelhög temperatur;Vid tillverkning av heta formar används en högre härdningstemperatur (vanligtvis 950-1000 ℃) och högtemperaturhärdningsbehandling.
(3) Stål för gjutformar.Sammantaget liknar prestandakraven för stål för pressgjutningsformar de för varma extruderingsformar, med hög anlöpningsstabilitet och termisk utmattningsbeständighet som huvudkraven.Så den vanliga ståltypen är i allmänhet densamma som stålet som används för varma extruderingsformar.Som vanligt används stål som 4CrW2Si och 3Cr2W8V.Det finns dock skillnader, såsom användningen av 40Cr, 30CrMnSi och 40CrMo för gjutformar av Zn-legering med låg smältpunkt;För pressgjutformar av Al- och Mg-legeringar kan 4CrW2Si, 4Cr5MoSiV etc. väljas.För pressgjutformar av Cu-legering används oftast 3Cr2W8V-stål.
ProfessionellDö SteelSupplier – Jinbaicheng Metal
JINBAICHENGär världens ledande leverantör avkallt arbete och varmt arbeteformstål, plastformståls, pressgjutning verktygsstål och anpassade öppen-die smide, bearbetning över100 000 ton stål varje år.Våra produkter tillverkas kl3produktionsanläggningar ishandong, jiangsu, och guangdong-provinsen.Med mer än 100 patent,JINBAICHENGsätter världsomspännande standarder inklusive att vara den första ståltillverkaren iKinaför att få ISO 9001-certifiering.Officiell hemsida:www.sdjbcmetal.com E-post: jinbaichengmetal@gmail.com eller WhatsApp påhttps://wa.me/18854809715
Posttid: 2023-jun-21