IMPROVED PROPERTIES DIE CASTING APPLICATIONS

Transkript

1 HOTWORK TOOL STEELS WITH IMPROVED PROPERTIES FOR DIE CASTING APPLICATIONS by ThyssenKrupp Ferrosta s.r.o V Holešovičkách 1579 / Praha 8 Libeň Tel.: , Fax: Wolfgang Pannes více informací, materiálové listy, srovnání jakostí na : nebo dotaz nastrojova@thyssenkruppferrosta.cz

2 tlakové lití Ovlivňující faktory na životnost forem pro tlakové lití vlastnosti oceli výroba nástroje ocel chem. složení rozsah obsahu jednotlivých prvků výroba oceli tavba, rafinace, st. čistoty, struktura stav oceli tepel. zpracování, opracování konstrukce nástroje tvarové přechody, rozměrové poměry, tvarové složitosti opracování složitost povrchu, tvarové přechody tvary, erodování broušení Wu2001_193.ppt pracovní nasazení, ůdržba provozní teplota předohřev, chlazení teplotní změny počet prac. taktů, ostřiky strojní zařízení uzavírací tlaky, plnící tlaky, rychlost tlakování ThyssenKrupp

3 Nástrojové oceli THYROTHERM použití: tlakové lití EFS Extra Fein Struktur takto označené oceli THYROTHERM se vyznačují výrazně vyšší kvalitou struktury, jedná se o zcela mimořádně přísnou technologii výroby a to již při třídění šrotu, samotnou kontrolu procesu tavby a tepelného zpracování. Výsledkem je vyšší čistota, rovnoměrnější rozložení a přesnější obsah legur v chem. složení, zlepšení technologických hodnot v délce i průřezu a stálost struktury po tep. zpracovaní. EFS SUPRA tj. elektrostrusk. přetavená ocel (ESU, ESR) se z dokonalenou technologii vlastního přetavovacího procesu. Vysoká hospodárnost a produktivita je základním předpokladem ve výrobě. Krátká životnost nebo dlouhé prostoje přinášejí vícenáklady, vyšší režii. Pro nástroje beztřískového tvarování obrobků ze železa a neželezných kovů a jejich slitiny pro tlakové lití, protlačování za tepla, zápustkové kování, pro výrobu trubek, ale také skla je proto doporučováno použití kvalitních ocelí pro práci za tepla. Oceli EFS / SUPRA ze závodů Edelstahl WittenKrefeld mají ty nejlepší předpoklady zajistit uživateli maximální spokojenost ve smyslu nástroj / výrobce / spotřebitel. Tlakové odlévání je určeno pro ekonomickou výrobu obrobků svelkou přesností rozměrů a pravidelností ve velkých sériích. Moderní automobilové komponenty kladou zvláště vysoké požadavky na přesnost používaných dílů. Převodové skříně se často vyrábějí z hliníkové tlakové slitiny. Předpokladem pro jejich výrobu je nástroj, který nejen že má optimální konstrukci, ale rovněž je vyroben z optimálního materiálu. Ten hraje klíčovou úlohu pro vysoký počet vstřiků drahých nástrojů. Pečlivým výběrem a cílenou selekcí jednotlivých slitin je možno pomocí speciálních ocelí dosáhnout velkého zvýšení bezpečnosti a životnosti ve srovnání s použitím standardních druhů. Tepelné rozdíly v procesu tlakového odlévání jsou velké a v závislosti na druhu kovů (hliník, magnesium,zinek apod.) velmi variabilní. A to při velmi krátkých sekvencích. Pro slévače je proto odolnost materiálů používaných na výrobu nástrojů vůči tepelným změnám na prvním místě. Ocel proto musí vykazovat velkou houževnatost, tepelnou odolnost a zárověň vynikající tepelnou vodivost.tepelnou vodivost je možno zvýšit například přísadou molybdenu. V katalogu požadavků výše jsou kromě toho uvedena odolnost proti tepelnému opotřebení, tlaku a vhodnosti pro lepení. Pro vysoce namáhané formy tlakového odlévání doporučují naši materiáloví specialisté zásadně oceli elekrostruskově přetavené ze skupiny THYROTERM SUPRA. Tyto vysokovýkonné oceli jsou určeny pro dlouhou životnost formy, ještě větší spolehlivost a tím I vyšší ekonomičnost. Wu2001_337.ppt Druckgießteil ThyssenKrupp

4 Výběr ocelí pro tlakové lití Grade ISO Steel Name C Si Cr Mo Ni V Co Ti THYROTHERM 2343 EFS SUPRA THYROTHERM E38K X37CrMoV51 0,38 0,35 1,00 0,30 5,30 5,00 1,30 1,30 0,40 0,40 THYROTHERM 2344 EFS SUPRA X40CrMoV51 0,40 1,00 5,30 1,40 1,00 THYROTHERM 2367 EFS SUPRA THYROTHERM 2365 EFS THYROTHERM 2885 EFS X38CrMoV53 32CrMoV1228 0,37 0,32 0,32 0,30 0,30 0,30 5,00 3,00 3,00 3,00 2,80 2,80 0,60 0,50 0,50 3,00

5 Vývoj chem. složení ocelí pro tlakové lití s požadavkem na vyšší houževnatost THYROTHERM 2344 EFS SUPRA H13 THYROTHERM 2343 EFS SUPRA H11 THYROTHERM E38K H11 mod 0.4 % C 5,3 % Cr 1,0 % Si 1,4 % Mo 1,0 % V C V 0,38 % C 5,3 % Cr 1,0 % Si 1,3 % Mo 0,4 % V C Si Residual elements 0,35 % C 5,0 % Cr 0,3 % Si 1,3 % Mo 0,4 % V

6 Simulační test ohřev / prudké ochlazení k tvorbě trhlin materiálu 20 Test temperature 600 C 650 C 700 C 15 Délka trhlin v mm Počet teplotních cyklů THYROTHERM 2344 EFS SUPRA Pevnost v tahu po ohřevu/ prudkém ochlazení : 950 N/mm² 1200 N/mm² 1450 N/mm² 1750 N/mm²

7 Příklad použítí ocelí THYROTHERM E 38 K stav po vstřiků

8 Srovnání odolnosti vůči teplotnímu namáhání celková délka trhlin v mm THYROTHERM 2343 EFS SUPRA THYROTHERM 2344 EFS SUPRA THYROTHERM 2367 EFS SUPRA THYROTHERM E 38 K počet cyklů

9 Teplotní vodivost ocelí THYROTHERM 45 hardened and tempered to 4345 HRC Thermal conductivity in W / m x K THYROTHERM 2999 EFS SUPRA AISI ~ H13 + 5% Mo THYROTHERM 2365 EFS AISI: H 10 THYROTHERM 2367 EFS SUPRA AISI: ~H13 + 3% Mo THYROTHERM 2344 EFS SUPRA (AISI: H 13) Testing temperature in C

10 THYROTHERM E 38 K Stav po vstřicích

11 Chem. složení THYROTHERM 2344 / 2367 THYRO THERM dim (mm) C Si Chemical composition Mn P S Cr Mo V 2344 EFS SUPRA average this study 900 x 190 0,40 0,37 1,00 0,90 0,50 0,44 min 0,012 min 0,001 5,30 5,08 1,40 1,24 1,00 0, EFS SUPRA average this study 850 x 200 0,37 0,38 0,30 0,27 0,50 0,33 min 0,015 min 0,001 5,00 4,86 3,00 2,87 0,60 0,55

12 Heat checking resistance Znázornění zkoušky simulace nasazení oceli v tlak. lití = = ohřev / prudké ochlazení = jeden cyklus closed vessel rotating (protective gas) sample sample motion heating highfrequent induction quenching cooled water bath

13 Heat checking resistance Microstruktura po simulační zkoušce, tvorba trhlin THYROTHERM 2344 EFS SUPRA THYROTHERM 2367 EFS SUPRA počet cyklů Magn. = 200 x Fig µm

14 závěr shrnutí Nová jakost THYROTHERM E 38 K (upravená H11) vychází z bežné jakosti (H11) a její výhody resp. přednosti vycházejí z nízkeho obsahu zbytkovách prvků, vysoké čistoty a následné vysoké houževnatosti. Ocel THYROTHERM 2367 vykazuje nižší obsah křemíku i vanadu a naopak vyšší obsah molybdenu ve srovnání s běžnou třídou AISI M13. Tyto úpravy vedou ke zlepšení odolnosti vůči teplotnímu namáhaní, k vyšší pevnosti za tepla a lepší tepelné vodivosti. Zjistilo se, že odolnost jakosti THYROTHERM 2367 vůči vzniku trhlin za tepla je výrazně vyšší než u jakosti ( AISI H13)