R O B E R T Z A P P Werkstofftechnik GmbH Zapp Platz 1 D-40880 Ratingen Tel.: 0049 2102 710 0 Fax: 0049 2102 710 575 Zástupce pro Českou republiku a Slovenskou republiku: Bohdan Bolzano s.r.o. Huťská 1379 272 01 Kladno Tel: 00420 312 613 301 Fax: 00420 312 613 343 VACUMAR 1
OBSAH ROBERT ZAPP WERKSTOFFTECHNIK GMBH... ÚVOD... 3 PROČ BY MĚL BÝT VACUMAR POUŽÍVÁN?... 3 KDY BY MĚL BÝT VACUMAR POUŽÍVÁN?... 3 VŠEOBECNĚ... 3 CHEMICKÉ SLOŽENÍ... 4 VŠEOBECNĚ... 4 TVORBA AUSTENITU... 5 MECHANICKÉ VLASTNOSTI... 6 PEVNOST A HOUŽEVNATOST... 6 NAPĚTÍ VZNIKLÁ TEPELNÝM NAMÁHÁNÍM... 7 ZPRACOVÁNÍ... 9 VŠEOBECNĚ... 9 OBRÁBĚNÍ... 10 ELECTRICAL DISCHARGE MASCHINING - ERODOVÁNÍ... 11 TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ... 15 PŘÍKLADY ZPRACOVÁNÍ... 12 ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING -ERODOVÁNÍ... 14 VŠEOBECNĚ... 14 PARAMETRY ERODOVÁNÍ... 14 TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ... 15 SVAŘOVÁNÍ... 16 VŠEOBECNĚ... 16 METODY SVAŘOVÁNÍ... 16 TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ PO SVAŘOVÁNÍ... 18 POUŽITÍ SVAŘOVACÍCH DRÁTŮ VACUMAR PRO UHLÍKOVÉ OCELI... 18 TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ... 19 ROZPOUŠTĚCÍ ŽÍHÁNÍ... 19 VYTVRZOVÁNÍ... 19 ZKRÁCENÉ VYTVRZOVÁNÍ... 19 ZÁVĚRY... 19 PŘÍKLADY POUŽITÍ... 19 TĚLESO MOTORU TRAVNÍ SEKAČKY... 20 JÁDRO (PRO VODNÍ PROSTOR) FORMY BLOKU 5-VÁLCOVÉHO MOTORU... 22 OPĚRKA NOHOU KOLEČKOVÉHO KŘESLA... LABYRINT- KOMPONENTY AUTOMATICKÉ PŘEVODOVKY... 2
ÚVOD VACUMAR je vysokopevnostní ocel typu Maraging pro výrobu jak částí, tak i kompletních forem pro tlakové lití hliníku. Byla vyvinuta pro případy, kdy jsou kladeny vysoké požadavky na životnost forem a jakost povrchu odlitků. Proč by měl být VACUMAR používán? VACUMAR nabízí oproti běžným nástrojovým ocelím rozsáhlé výhody. Dlouhá životnost o 50 % až 100 %, v některých případech až trojnásobek. Vysoká jakost povrchu struktura neobsahuje karbidy. Jednoduché tepelné zpracování jen při 525 C. Jednoduché opracování žádné tvrdé karbidy. Dobrá erodovatelnost - nevzniká bílá vrstva. Dobrá svařitelnost a jednoduché vytvrzování při 500 C.. 5-válcový blok motoru z hliníku části formy vyrobeny z VACUMAR - Kdy by měl být VACUMAR používán? VACUMAR je výtečná alternativa, když... MÁTE PROBLEMY S TRHLINAMI VZNIKLÝMI TEPELNÝM NAMÁHÁNÍM. POTŘEBUJETE EXCELENTNÍ POVRCH. CHCETE VYRÁBĚT VELKÉ SÉRIE. USILUJETE O VYSOKOU ROZMĚROVOU STABILITU. Těleso diferenciálu z hliníku části formy vyrobeny z VACUMAR JSTE NUCENI REALIZOVAT ZMĚNY FORMY POMOCÍ SVAŘOVÁNÍ. 3
VŠEOBECNĚ Chemické složení jakož i mechanické a fyzikální vlastnosti této oceli se výrazně odlišují od běžných nástrojových ocelí pro práci za tepla. VACUMAR má velice nízký obsah uhlíku (< 0,01 %) při zvýšeném obsahu legujících prvků Niklu (14 %), Molybdenu (4,5 %) a Kobaltu (10,5 %). Výsledkem tohoto chemického složení jsou jak její vysoká pevnost a houževnatost, tak i menší modul pružnosti a nepatrný koeficient teplotní roztažnosti. Legující prvky v oceli VACUMAR podporují během ochlazování na vzduchu i při tlustších stěnách vznik 100 % martenzitické mikrostruktury. Tento niklový martenzit je měkký (28 32 HRC) a dobře obrobitelný. Tepelné zpracování za účelem dosažení pracovní tvrdosti (47 51 HRC) je velmi snadné, neboť je prováděno jako precipitační vytvrzování při teplotě 525 C. Také u větších forem je prodloužením výdrže možno docílit stejnoměrného průběhu tvrdosti. Ve vytvrzovací peci není zapotřebí vakuum ani specielní ochranný plyn. Jelikož VACUMAR není na rozdíl od konvenčních ocelí kalen, jsou deformace dílců velmi malé. Oproti tradičním nástrojovým ocelím, u kterých dochází při vyjiskřování k tvorbě tvrdé a křehké (tzv. bílé ) vrstvy je vyjiskřovaná plocha oceli VACUMAR tímto způsobem poškozena jen minimálně. Zotavení ovlivněného povrchu je možno provést tříhodinovým žíháním při 500 C. Dále vykazuje VACUMAR velice dobrou svařitelnost. Tímto způsobem je možno snadno realizovat modifikace tvaru forem. Svarový kov je nutno používat elektrody ze stejnorodého materiálu a tepelně ovlivněné zóny jsou vytvrzeny navazujícím tepelným zpracováním - tři hod. při 500 C. 4
CHEMICKÉ SLOŽENÍ Všeobecně VACUMAR je ocel typu Maraging, ale na rozdíl od ocelí s 18 % obsahem Niklu (1.2709 a 1.2799) byl VACUMAR vyvinut pro vyšší teploty a se zohledněním požadavků, které technologie tlakového lití hliníku přináší. Například ocel 1.2709 je velmi dobrá pro použití při teplotách okolí. Jakmile se ale jedná o práci za zvýšených teplot, jsou výhody oceli VACUMAR zřejmé. Jak ukazuje níže uvedená tabulka, liší se ocel VACUMAR zásadně od 1.2709 v obsahu niklu a titanu. Nižší obsah niklu posunuje přeměnu martenzitu na austenit k vyšším teplotám. Nižší obsah titanu zlepšuje houževnatost a odolnost proti porušení křehkým lomem. Tyto vlastnosti snižují náchylnost k poškození materiálu trhlinami způsobenými tepelnými šoky. Typické chemické složení oceli VACUMAR ve srovnání s ocelí typu Maraging (ocel 1.2709) a s nástrojovými ocelemi pro práci za tepla s vyššími obsahy uhlíku 1.2343 a 1.2344. W.-Nr. 1.2709 W.-Nr. 1.2343 W.-Nr. 1.2344 C % < 0.008 < 0.03 0.3-0.4 0.3-0.4 Cr % < 0.30 < 0.30 4.8-5.5 4.8-5.5 Mo % 4.50 4.5-5.2 1.1-1.4 1.2-1.5 Ni % 14.00 17.0-19.0 - - Co % 10.50 7.0-9.0 - - Ti % 0.20 0.80-1.20 - - Si % < 0.10 < 0.10 0.8-1.2 0.8-1.2 Mn % < 0.10 < 0.10 0.2-0.4 0.2-0.4 Ze srovnání oceli VACUMAR s ocelemi 1.2343 a 1.2344 které jsou pro výrobu forem pro tlakové lití hliníku zpravidla používány je zřejmé, že ve skladbě legur se tyto zásadně liší. Jak tabulka ukazuje, jsou největší rozdíly u prvků uhlík, chrom, molybden a kobalt. Na okraj je dlužno poznamenat že nikl, molybden a kobalt jsou legury velice drahé. 5
TVORBA AUSTENITU Jedno mají oceli typu Maraging společné: Při vytvrzování vyprecipitovaný martenzit se při vysokých teplotách přeměňuje na měkký austenit s podstatně horšími mechanickými vlastnostmi. Toto představuje hlavní příčinu výpadků forem pro tlakové lití. Tato přeměna je velice silně závislá na obsahu niklu. O co je obsah niklu nižší o to výše leží teplota, při které tato nežádoucí přeměna probíhá. Následující Diagram ukazuje závislost tvrdosti na teplotě. Je zřejmé, že VACUMAR se svým obsahem niklu 14 % je ocelím typu Maraging s18 % niklu vysoce nadřazen.. TVRDOST [HRc] 70 60 50 40 30 20 Výchozí stav 525 C / 72 h 600 C / 72 h 18% Ni 14% Ni Tvrdost dvou ocelí typu Maraging oceli se stejným chemickým složením až na obsah niklu (Ni) po isotermickém žíhání při 525 C a 600 C po dobu 72 hodin. 6
MECHANICKÉ VLASTNOSTI PEVNOST A HOUŽEVNATOST Mechanické vlastnosti oceli VACUMAR při pokojových a při zvýšených teplotách jsou uvedeny v následující tabulce. Pevnost oceli VACUMAR je přibližně o 20 % vyšší než pevnost tradičních nástrojových ocelí pro práci za tepla. Imponující je dvojnásobná houževnatost oceli VACUMAR ve srovnání s ocelí 1.2343 nebo 1.2344 při nejlepší kvalitě. Mechanické vlastnosti VACUMAR při teplotě okolí. Vlastnost hodnoty hodnoty min. typické Hustota δ 8.09 g/cm 3 3 Pevnost v tahu Rm 1450 MPa 1600 MPa Mez kluzu Re 1400 MPa 1500 MPa Modul pružnosti E 186 GPa Tažnost p. přetržení A5 5 % 8-12 % Kontrakce Z 20 % 35-45 % Nárazová práce CVN 20 J 25-35 J Lomová houževnatost KIC 100 MPa m Tvrdost HRC 47-51 Tepl. roztažnost α 35-400 C 10 x 10-6 m/m K Tepl. vodivost K 200-600 C 26-34 W/m K Pevnost a houževnatost oceli VACUMAR zůstávají vysoké i při zvýšených teplotách, a právě tyto vlastnosti předurčují tuto značku pro výrobu forem pro tlakové lití hliníku. 7
Mechanické vlastnosti oceli VACUMAR při zvýšených teplotách. Vlastnost Teplota +200 C +400 C okolí Pevnost v tahu Rm 1600 MPa 1460 MPa 1240 MPa Mez kluzu Re 1500 MPa 1300 MPa 1150 MPa Tažnost p. přetržení A5 10 % 11 % 14 % Kontrakce Z 40 % 45 % 64 % Nárazová práce CVN 25 J 35 J 45 J NAPĚTÍ VZNIKLÁ TEPELNÝM NAMÁHÁNÍM Když je tekutý hliník vstříknut do formy, dochází k jejímu ohřátí. Toto ohřátí ale není stejnoměrné, teplota se od povrchu do vnitřku formy snižuje a tím jsou na povrchu formy indukována napětí. Velikost napětí vzniklých tepelným namáháním na povrchu formy zhotovené z oceli VACUMAR a zhotovené z oceli 1.2343 je ilustrována vedle uvedenými výpočty Výpočty spočívají na úvaze, že teplota povrchu je vyšší než v nitru formy. Tím dochází k rozdílným teplotním deformacím a v jejich důsledku k velkým pnutím v povrchových vrstvách. S pomocí modulu pružnosti a koeficientu teplotní roztažnosti se nechají vyčíslit napětí vzniklá v důsledku tepelného namáhání formy ve srovnání s 1.2344. - Wärmespannungen Wärmespannungen T = teplotní diference L = prodloužení σ = napětí E = modul pružnosti α = teplotní roztažnost T = T T 0, L = α L 0 T L σ = E ε = E L E = GPa, α = o 186 10. 0 10 mm mm K Teplotní Napětí 0 6 2 ( ) σ = 1. 86 T N mm 1. 2344 1 6 E = GPa, α =. o 207 12 3 10 mm mm K Teplotní napětí 2 ( ) σ = 2. 55 T N mm Rozdíl teplotních napětí 2. 55 1. 86 100% = 27% 2. 55 27% menší teplotní napětí na ο povrchui povrchu formy z oceli 8
DALŠÍM DŮLEŽITÝM FAKTOREM JE TEPELNÁ VODIVOST. V následujícím grafu je zachycen signifikantní rozdíl mezi ocelí VACUMAR a ocelí1.2344. Lepší tepelná vodivost vede k nižším teplotám na povrchu formy což snižuje teplem indukovaná napětí a tudíž náchylnost ke vzniku trhlin. Tím může být zvýšena produktivita práce při tlakovém lití. Thermal Conductivity (W/mK) 34 32 MARLOK C1650 30 28 26 24 AISI H-13 22 20 0 100 200 300 400 500 Temperature ( C) 600 Tepelná vodivost ocelí VACUMAR a 1.2344 jako funkce teploty. 9
ZPRACOVÁNÍ Zpracování VACUMAR je velmi snadné, silně se však liší od zpracování obvyklých ocelí 1.2343 a 1.2344. Z tohoto důvodu musí být dodržen doporučený postup. Pravý obrázek ukazuje výrobní proces formy zhotovené z oceli VACUMAR. Každá z těchto operací je pak v následujícím textu krátce vysvětlena. Dále jsou uvedeny některé příklady. PRACOVNÍ OPERACE PRO OCEL obrábění na hrubo vytvrzování dokončování erodování EDM zkrácené vytvrzování Všeobecně Aby bylo možno garantovat úspěšné nasazení oceli VACUMAR je nutno dodržet následující instrukce.. Označte formu jednoznačně jako zhotovenou z oceli VACUMAR. Nezkoušejte nikdy formu z oceli VACUMAR v měkkém stavu. Forma musí být před prvním použitím vytvrzena. Přesvědčte se, že kalírna má k disposici kopii návodu na tepelné zpracování. V obvyklých případech je precipitační vytvrzení postačující. Vzniklé deformace mají charakter smrštění 0,05 % (- 0,0005 mm/mm), které je ve všech prostorových osách stejnoměrné. Je-li nutné žíhat na odstranění pnutí, je toto nutno provést jako žíhání rozpouštěcí. Při tomto dochází ke změně rozměrů ± 0.0025 mm/mm (± 0.25 %). Je-li precipitačně vytvrzená forma erodována nebo svařována, je nutné poté zařadit zkrácené vytvrzení, aby byl obnoven výchozí stav. Při tom není třeba počítat se změnou rozměrů. Nikdy neprovádět na formě z oceli VACUMAR tzv. odšponování. Všechny svary musí být provedeny dle návodu a je nutno používat elektrody ze stejnorodého materiálu. 10
OBRÁBĚNÍ VACUMAR je obvykle obráběn ve stavu po rozpouštěcím žíhání (stav dodání), s tvrdostí 28-32 HRC. Obrábění VACUMAR se poněkud odlišuje od obrábění 1.2343. (viz zvláštní technické podklady k této problematice). Pokud jsou při obrábění nahrubo vnesena napětí, mělo by být před dokončovacím obráběním provedeno rozpouštěcí žíhání. VACUMAR může být obráběn i ve stavu vytvrzeném, pokud strojový park umožňuje vysokorychlostní obrábění, neboť tímto způsobem je možno dosáhnout nejlepších rozměrových tolerancí. ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING ERODOVÁNÍ Electrical discharge machining (EDM) - erodování je technologií při výrobě forem z oceli VACUMAR často používanou. Na rozdíl od ocelí s vyšším obsahem uhlíku zde však nedochází ke vzniku tvrdé a trhlinkami protkané vrstvy (tzv. bílá vrstva). Jestliže je ocel VACUMAR erodována v měkkém stavu, nedochází k ovlivnění povrchové vrstvy a tato se při následujícím vytvrzování vytvrdí. Je-li VACUMAR erodován ve stavu vytvrzeném, pak povrchová vrstva změkne a je nutno provést zkrácené vytvrzování tři hodiny při 500 C. SVAŘOVÁNÍ Jelikož VACUMAR neobsahuje uhlík, je svařitelný velmi dobře. VACUMAR je svařován metodou WIG. Předehřev nemusí být prováděn. Je však nutno zohlednit okolnost, že svarový šev a tepelně ovlivněná zóna jsem měkké a z tohoto důvodu je třeba provést nové vytvrzení. 11
Tepelné zpracování Procesy tepelného zpracování oceli VACUMAR a ocelí s vyšším obsahem uhlíku se zásadně liší. Nejdůležitější je, aby forma byla jako VACUMAR Forma označena a aby kalírna měla k disposici návod na tepelné zpracování a řídila se jím. VACUMAR je dodáván ve stavu po rozpouštěcím žíhání, tedy měkký. V normálním případě následuje jen vytvrzování. Jsou-li však při třískovém obrábění vnesena velká napětí, je třeba provést rozpouštěcí žíhání znovu. Toto je prováděno při 820-850 C po dobu 3 hodin. Je třeba počítat se změnou rozměrů max. ± 0.0025 mm/mm (± 0.25 %). Jediné tepelné zpracování za účelem dosažení potřebné tvrdosti a optimálních užitných vlastností oceli VACUMAR je precipitační vytvrzování při teplotě 525 C min. 6 hodin. Ve vytvrzovací peci není třeba vakuum ani speciální ochranná atmosféra. Ochlazování se děje na klidném vzduchu. Je třeba počítat se stejnoměrným smrštěním maximálně -0.0005 mm/mm (-0.05%). Výjimku tvoří erodování a svařování v tvrdém stavu, po těchto operacích je třeba provést zkrácené vytvrzení při 500 C po dobu tří hodin. Změklý povrch je tímto způsobem vytvrzen dodatečně. Příklady zpracování Následující příklady ukazují některé postupy, ze kterých je zřejmá jednoduchost práce s ocelí VACUMAR. První příklad ukazuje normální průběh zpracování oceli VACUMAR. obrábění na hrubo vytvrzování Standartní zpracování oceli υ tvrdost 28-32 HRC υ obrábění s dostarečnou plusplusplusplus- tolerancí pro tepelné zpracování υ tepelné zpracování 525 C / 6 h Pro rozměry do 70 mm υ Změna rozměrů max.. -0.0005 mm/mm dokončování υ tvrdost 47-51 HRC υ Parametry obrábění viz Datový list erodování (EDM) υ v důsledku EDM υ změkčuje změkne povrch, je třeba provést zkrácené vytvrzení zkrácené vytvrzování υ zkrácené vytvrzení při 500 C/3h 12
Druhý příklad ukazuje opracování, při kterém je na erodování (EDM) možno rezignovat. Poznámka: Vytvrzování může být provedeno na začátku zpracování. V tomto případě je obrábění prováděno ve vytvrzeném stavu. Tato varianta je velmi ekonomická, pokud jsou ve strojním parku stroje umožňující vysokorychlostní obrábění. obrábění na hrubo vytvrzování dokončování Zpracování Bez EDM υ tvrdost 28-32 HRC υ Obrábění s dostačující plusovou tolerancí pro tepelné zpracování υ Tepelné zpracování 525 C/ 6h Pro rozměry do 70 mm υ Rozměrové změny max. -0.0005 mm/mm υ Tvrdost 47-51 HRC υ Parametry zpracování viz Datový list Třetí příklad ukazuje jednotlivé operace pro případ, kdy je z důvodu velkého odebraného objemu materiálu nutno žíhat na snížení pnutí. Poznámka: Pokud není jednou z operací erodování, nemusí být obě poslední operace zařazeny. obrábění na hrubo žíhání na snížení pnutí Zpracování V s žíháním na snížení pnutí υ Tvrdost 28 32 HRC υ Obrábění s postačující υ plusovou tolerancí Pro tepelné zpracování υ Žíhání na snížení pnutí υ 820-850 C / 3 h Pro rozměry do 70 mm υ Změna rozměrů ± 0.0025 mm/mm vytvrzování υ Vytvrzování 525 C/ 6 h Pro rozměry do 70 mm υ Změna rozměrů max. -0.0005 mm/mm dokončování υ Tvrdost 47-51 HRC υ Parametry zpracování viz Datový list erodování (EDM) υ Erodováním měkne povrch, není však nutné další mechanické opracování zkrácené vytvrzování υ Dodatečné vytvrzování 500 C/ 3 h Vytvrzování povrchu 13
ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING - ERODOVÁNÍ Všeobecně Erodování (Electrical discharge machining - EDM) nástrojových ocelí pro práci za tepla které obsahují uhlík např.1.2343 nebo 1.2344 způsobuje značné narušení povrchu. Tímto procesem vzniká několik mikrometrů tlustá nová vrstva, tzv. bílá vrstva. Tato vrstva je tvrdá, křehká a protkaná trhlinami. Tyto trhliny představují zárodky trhlin indukovaných teplotními rozdíly. Povrch VACUMAR vykazuje v tomto smyslu naprosto odlišnou charakteristiku. Zpracování erodováním zanechává povrch ve stavu po rozpouštěcím žíhání, s tvrdostí 28 32 HRC. Na rozdíl k tvrdému a křehkému povrchu je povrch VACUMAR houževnatý a bez trhlin. Zkrácené vytvrzování pak povrchovou vrstvu uvede zpět do stavu před erodováním. Poznámka: Po erodování je vždy nezbytné provést tepelné zpracování. Není však potřeba provádět opracování mechanické. Natavená vrstva 60 HRc 20 HRC Nástrojová ocel pro práci za tepla s C Povrch po erodování Vysoce popuštěná vrstva Průběh tvrdosti Zákl. materiál Natavená vrstva Vysoce popuštěná vrstva 60 HRC 20 HRC Profil povrchu po vytvrzení a následném erodování 525 C / 6 h + EDM Průběh tvrdosti Zákl. materiál PARAMETRY ERODOVÁNÍ Parametry pro zpracování oceli VACUMAR se neliší od parametrů platných pro oceli obsahující uhlík. Mohou být použity jak elektrody grafitové, tak i měděné. 14
TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ Po erodování je nutné VACUMAR vždy vytvrdit. Pokud byl VACUMAR erodován ve stavu dodaném (to jest po rozpouštěcím žíhání) je prováděno normální vytvrzení při 525 C/ 6h. Typický průběh tvrdosti povrchu po erodování a následném vytvrzení je vidět na obrázku vpravo. Přerušovaná čára ukazuje tvrdost po erodování, avšak před vytvrzením. Profil tvrdosti povrchu po erodování a natavená vrstva 60 HRC a následném vytvrzení při 525 C / 6 h vysoce popuštěná vrstva Zákl. materiál 20 HRC Průběh tvrdosti Pokud byl VACUMAR erodován po vytvrzení, je třeba provést druhé avšak zkrácené vytvrzení 500 C/ 3h. Jak je z pravého obrázku zřejmé, má povrch poté stejnou tvrdost jako základní materiál. Přerušovaná čára ukazuje průběh tvrdosti po vytvrzení a následném erodování, avšak před tím, než bylo provedeno druhé zkrácené vytvrzení. natavená vrstva HRC60 Profil tvrdosti po vytvrzení při 525 C/ 6 h + erodování + zkráceném vytvrzování při 500 C/ 3 h Vysoce popuštěná vrstva zákl. materiál HRC20 Průběh tvrdosti 15
SVAŘOVÁNÍ Všeobecně Oproti nástrojovým ocelím pro práci za tepla obsahujícím uhlík je VACUMAR téměř bez uhlíku, což způsobuje jeho velice dobrou svařitelnost. Doporučenou metodou pro svařování VACUMAR je WIG ( Wolfram Inert Gas). Svařování je velmi jednoduché a není nutný předehřev, VACUMAR nemusí být během svařování držen na určité teplotě a nemusí být dodržována žádná speciálně definovaná rychlost ochlazování. Ochlazení se provádí na klidném vzduchu při pokojové teplotě. Je však třeba poznamenat, že svarový šev a tepelně ovlivněná zóna jsou po svařování měkké. Proto je třeba poté provést zkrácené vytvrzení. temperature Svařování Srovnání vlastností Předehřev není nutný Není definována teplota pro svařování Nástrojové oceli pro práci za tepla s C Předehřev je nezbytný Je nutné dodržet teplotu svařování Ochlazení na klidném vzduchu Svary jsou měkké a snadno opracovatelné Vnesená napětí jsou odstraněna při následném vytvrzení Mechanické vlastnosti svaru a tepelně ovlivněné vrstvy jsou stejné jako základního materiálu Je třeba pomalé ochlazování Svary jsou tvrdé a těžko obrobitelné Je třeba vyžíhat na snížení pnutí Mechanické vlastnosti svaru a tepelně ovlivněné vrstvy jsou rozdílné oproti základnímu materiálu SVAŘOVACÍ PARAMETRY Svařovací metoda: Posice svařování: Ochranný plyn: Průtok plynu: Způsob svařování: Vícevrstvé Jednotlivá elektroda Wolfram Inert Gas (WIG) 1G, 2G Argon SR, 99.99% Ar 8-12 l/min ruční Drát Ø Proud A Napětí V DC/AC Polarita 1.2 mm 120-140 15-17 Stejnosm. + 2.4 mm 190-210 17-19 Stejnosm. + Rychlost 7-10 cm/min 12-18 cm/min 16
Svařovací specifikace pro VACUMAR Poznámka: není nutný předehřev 1. Před svařováním musí být trhlina zcela odstraněna. Toto ověřit kapilární nebo flux - metodou na dně výbrusu trhliny. 2. Používat jen originální svařovací elektrody VACUMAR. Ochrannou vrstvu obrousit brusným plátnem a očistit acetonem. 3. Mezi jednotlivými svarovými vrstvami důkladně očistit povrch od usazenin. j obrousit očistit acetonem ANO NE 4. Nanášení další svarové vrstvy při teplotě předchozí max. 150 C. 5. Při svařování je nutno vyvarovat se průvanu. KSFIDFN 17
TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ PO SVAŔOVÁNÍ Je-li VACUMAR svařován v dodaném stavu (to jest po rozpouštěcím žíhání) není třeba žádné další tepelné zpracování provádět. Svarový šev, tepelně ovlivněná zóna a základní materiál jsou následným vytvrzováním při 525 C / 6h stejnoměrně vytvrzeny. Po svařování VACUMAR ve vytvrzeném stavu jsou svarový šev i tepelně ovlivněná zóna změklé. Je proto třeba provést zkrácené vytvrzení při 500 C/ 3h. Toto tepelné zpracování vrátí svarový šev i tepelně ovlivněnou zónu na úroveň tvrdosti základního materiálu. Průběh tvrdosti VACUMAR po svařování a zkráceném vytvrzení ukazuje pravý obrázek. Přerušovaná čára ukazuje průběh tvrdosti po svařování, avšak před následným zkráceným vytvrzením. 60 HRc 20 HRc Po vytvrzení při 525 C / 6 h + svařování + zkrácené vytvrzení při 500 C / 3 h Svarový šev Průběh tvrdosti POUŽITÍ SVAŘOVACÍCH DRÁTŮ VACUMAR PRO OCELI OBSAHUJÍCÍ UHLÍK Svařovací drát VACUMAR může být s velmi dobrými výsledky použit při opravách svařováním dílců, zhotovených z ocelí obsahujících uhlík, jako například 1.2343 nebo1.2344. Přitom je třeba dbát následujících pokynů: Trhlinu je třeba zcela odstranit. Svařovanou oblast je třeba očistit od nečistot, hliníku a oxidů. Svařovací elektrodu je třeba obrousit brusným plátnem a očistit acetonem. Před svařováním je třeba formu předehřát na teplotu cca. 150 250 C a tuto udržet. Vrstvu oxidů na povrchu předchozí svarové vrstvy je třeba mechanicky odstranit. Je třeba zajistit pomalé ochlazování až na teplotu okolí. Provést odšponování tepelně ovlivněné vrstvy a dodatečné vytvrzení svarového švu při 500 C/ 3h. 18
TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ ROZPOUŠŤECÍ ŽÍHÁNÍ VACUMAR je dodáván ve stavu měkkém po rozpouštěcím žíhání. Obvykle je při výrobě formy ještě provedeno precipitační vytvrzení. V případě že jsou však při obrábění odebrána větší množství materiálu měla by být takto vnesená napětí odstraněna a toto se provede dalším rozpouštěcím žíháním. Pokyny pro rozpouštěcí žíhání: Ohřev na 820-850 C při maximální rychlostí ohřevu 150 C/ h Výdrž na této teplotě 3 hodiny až do rozměru 70 mm, pro každý další mm tloušťky se tato doba prodlužuje o jednu minutu. Ochlazovat na vzduchu nebo v peci takovou ochlazovací rychlostí, jaká odpovídá ochlazování na volném vzduchu. Po rozpouštěcím žíhání se tvrdost pohybuje v oblasti 28-32 HRC. Změna rozměrů leží v oboru max. ± 0.0025 mm/mm (± 0.25 %). PRECIPITAČNÍ VYTVRZOVÁNÍ Tepelným zpracováním VACUMAR pro dosažení optimálních užitných vlastností je precipitační vytvrzování při 525 C. V peci není třeba ani vakuum, ani ochranný plyn. Změna rozměrů ke které při tom dochází je velmi konstantní a jedná se o mrštění maximálně - 0.0005 mm/mm (-0.05%). Pokyny pro precipitační vytvrzování: Ohřev na 525 C při maximální rychlosti ohřevu 150 C/ h. Výdrž na této teplotě min. 6 hodin, pro rozměry nad 70 mm se pro každý další mm tloušťky tato doba prodlužuje o jednu minutu. Ochlazovat na vzduchu nebo v peci takovou ochlazovací rychlostí, jaká odpovídá ochlazování na volném vzduchu. Po precipitačním vytvrzení VACUMAR získává tento optimální technické vlastnosti, při tvrdosti 47-51 HRC. ZKRÁCENÉ PRECIPITAČNÍ VYTVRZOVÁNÍ V případě že po vytvrzení byl dílec erodován nebo svařován je nutno zařadit zkrácené vytvrzování. Změklý povrch je tak vytvrzen dodatečně. Pokyny pro zkrácené precipitační vytvrzování: Ohřev na 500 C při maximální rychlosti ohřevu 150 C/ h. Výdrž na této teplotě tři hodiny je v tomto případě dostačující. Ochlazovat na vzduchu nebo v peci takovou ochlazovací rychlostí, jaká odpovídá ochlazování na volném vzduchu V peci není třeba ani vakuum, ani ochranná atmosféra. 19
ZÁVĚRY Příklady použití Tlakové lití hliníku výsledky docílené v automobilovém průmyslu Nasazením VACUMAR mohou být při různých aplikacích dosaženy velmi dobré výsledky. Jelikož VACUMAR vykazuje excelentní odolnost proti vzniku trhlin indukovaných teplotními rozdíly může být životnost forem zvýšena o faktor 1.5 až 3. Tím je možné snížit náklady až o více než 50 %. vodní čerpadlo skříň převodovky kroužek kryt ventilů škrticí trn 55000 80000 100000 50000 160000 200000 200000 40000 180000 1.2344 290000 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 počet licích cyklů Tlakové lití hliníku různé aplikace Doba životnosti je velmi důležitá. Mohou ale nastat i případy, kdy ještě důležitější roli hraje kvalita povrchu. Nasazením oceli VACUMAR mohou být na základě vysoké jakosti povrchu sníženy náklady na opravy. joystick objímka lampy lodní šroub těleso motoru vysavače 60000 8000 80000 1.2344 5000 50.000 bez nutnosti opravy 40.000 s několika opravami 350000 100000 0 100000 200000 300000 400000 počet licích cyklů 20
TĚLESO MOTORU TRAVNÍ SEKAČKY 1.2344 0 10000 0 20000 0 20000 0 30000 0 počet licích cyklů 40000 0 40000 0 21
JÁDRO (PRO VODNÍ PROSTOR) FORMY BLOKU 5-VÁLCOVÉHO MOTORU 60000 1.2343 30000 0 25000 50000 75000 počet licích cyklů 22
OPĚRKA NOHOU KOLEČKOVÉHO KŘESLA 230000 1.2344 70000 0 100000 200000 počet licích cyklů POTH G 23
LABYRINT KOMPONENTY AUTOMATICKÉ PŘEVODOVKY 78500 1.2344 30000 1.2367 50000 0 20000 40000 60000 80000 počet licích cyklů 24