1
VANADIS 4 Extra 2
Rozhodující vlastnosti nástrojových ocelí pro Optimální výkon správná tvrdost pro dané použití vysoká odolnost proti opotřebení vysoká houževnatost. Vysoká odolnost proti opotřebení je úzce spojená s nízkou houževnatostí a naopak. K získání optimálních výkonů nástrojů je často rozhodující jak vysoká houževnatost tak i vysoká odolnost proti opotřebení. VANADIS 4 Extra je ocel určená pro práci za studena, vyrobená práškovou metelurgií. Skýtá vynikající kombinaci odolnosti proti opotřebení a houževnatosti, nutné pro výrobu vysoce výkonných nástrojů. HOSPODÁRNOU VÝROBU NÁSTROJŮ PODMIŇUJE obrobitelnost tepelné zpracování rozměrová stabilita při tepelném zpracování úpravy povrchu Výroba nástrojů z vysoce legované oceli je problematičtější vzhledem k obrobitelnosti a tepelnému zpracování během výroby, než výroba nástroje z níže legované oceli. To zvyšuje výrobní náklady. Díky vyvážení legur a práškové metelurgii, má VANADIS 4 Extra lepší obrobitelnost než ocel W.Nr. 1.2379 (AISI D2). Také stabilita rozměrových změn po kalení a popouštění je lepší, než u ostatních oceli pro práci za studena. To znamená, že náklady na broušení jsou nižší. VANADIS 4 Extra je taky ocel vhodná pro CVD povlakování. Charakteristika VANADIS 4 je Cr-Mo-V slitinová ocel, vyrobená práškovou metalurgií s následujícími vlastnostmi: vysoká průtažnost vysoká odolnost proti abrazivnímu a adhezivnímu opotřebení vysoká pevnost v tlaku dobrá prokalitelnost dobrá rozměrová stabilita při tepelném zpracování a použití dobrá odolnost proti popouštěcímu křehnutí Chemické složení % Dodávaný stav Barevné označení Použití C 1,4 Si 0,4 Mn 0,4 Cr 4,7 měkce žihané cca 230 HB Mo 3,5 zelená/bílá s černým diag. pruhem VANADIS 4 Extra je vhodná pro použití, při kterých jsou adhezivní opotřebení nebo vylamování, dominujícími problémy: V 3,7 u měkkých materiálů, které tíhnou k tvorbě návaru za studena, např. Cu, Al, měkká nelegovaná ocel, nerezová ocel atd. při větších tloušťkách. VANADIS 4 Extra je také vhodný na stříhání a tváření vysokopevných plechů. Tento materiál vyžaduje nástroje s vysokou odolností proti abrazi a dostatečnou houževnatostí. Příklady: stříhání a tvarování přesné prostřihování protlačování za studena práškové lisy hluboké tažení nože podklad pro povlakování. 3
Vlastnosti FYZIKALNÍ VLASTNOSTI Kaleno a popouštěno na 60 HRC Teplota 20 C 200 C 400 C Měrná hmotnost kg/m 3 7 700 Modul pružnosti N/mm 2 206 000 200 000 185 000 Součinitel tepelné roztažnosti C až 20 C _ 10,9 x 10 6 11,7 x 10 6 Tepelná vodivost W/m C Specifická teplota J/kg C RÁZOVÁ HOUŽEVNATOST _ 30 30 460 Následující diagram uvádí přibližné údaje rázové houževnatosti při pokojové teplotě v závislosti na tvrdosti. Původní tyč: průměr 105 mm. Vzorky byly odebrány z jádra a testovány v průřezu. Vzorky: 7x10x55 mm bez vrubu. Kaleno mezi 940-1150 C. Výdrž 30 minut do 1100 C, 15 minut nad 1100 C. Chladit na vzduchu. 2x2 hodiny popouštět mezi 525-570 C. Rozdíl v rázové houževnatosti mezi VANADIS 4 Extra, VANADIS 4 a W.NR.1.2379 při různých tvrdostech Tepelné zpracování ŽÍHÁNÍ NA MĚKKO Ocel chránit před oxidací a prohřát na 900 C. Pomalu ochlazovat v peci rychlostí 10 C za hodinu až na 750 C a potom volně ochladit na vzduchu. ŽIHÁNÍ NA SNÍŽENÍ VNITŘNÍHO NAPĚTÍ Po hrubém opracování nástroj prohřát na 650 C a na této teplotě držet 2 hodiny. Potom pomalu ochladit v peci na 500 C a nakonec volně na vzduchu. KALENÍ Předehřev: 600-700 C a Austenitizační teplota: 980-1100 C obvykle 1020 C. U velkých průřezů >70 mm je doporučeno 1060 C. Výdrž: 30 minut OCHLAZOVACÍ PROSTŘEDÍ Vakuum (vakuové zařízení s dostatečným přetlakem). Teplá lázeň nebo fluidní lóže při 500-550 C. Teplá lázeň nebo fluidní lóže při 200-350 C. Pozn.1: Při dosažení teploty 50-70 C v jádru nástroj ihned popustit. Pozn.2: K dosažení optimální houževnatosti, rychle chladit, pričemž však deformace nesní přesáhnout přípustnou mez. Pozn.3: Průřezy >70 mm chladit dále i po vyrovnání teplot v tepelné lázni dmýchaným vzduchem. Tvrdost a zbytkový austenit v závislosti na austenitizační teplotě. 4
POPOUŠTĚNÍ Popouštěcí teploty volit podle požadované tvrdosti z popouštěcího diagramu. Popouštět dvakrát s meziochlazením na pokojovou teplotu. Nejnižší popouštěcí teplota je 525 C. Minimální doba je 2 hodiny. Popouštění <525 C se kvůli ev. vzniku popouštěcí křehkosti nedoporučuje. Popouštěcí diagram Časově-teplotní-proměnný diagram isotermického vedení tepla. Austenitizační teplota 1020 C, výdrž 30 minut 5
ARA diagram Austenitizační teplota 1020 C, výdrž 30 minut ROZMĚROVÉ ZMĚNY PŘI KALENÍ A POPOUŠTĚNÍ Po popouštění a po kalení byly měřeny změny rozměrů. Austenitizace: 1020 C/30 min, chlazení ve vakuové peci při 1,1 C/sek. Mezi 800 C a 500 C. Popouštění: 2x2 hodiny při různých teplotách. Vzorky: kostky 80x80x80 mm. ZPRACOVÁNÍ PŘI NÍZKÝCH TEPLOTÁCH Díly, u kterých je nutná maximální stabilita, je možno zpracovávat při nízkých teplotách: bezprostředně po ochlazení dílů na 70 až 80 C to zmrazí. Výdrž 3-4 hodiny a pak popustit a nechat stárnout. Povrchové zpracování NITRIDOVÁNÍ Nitridováním vzniká tvrdá povrchová vrstva se zvýšenou odolností proti abrazivnímu a adhezivnímu opotřebení. Aby nebyla snížena tvrdost a změněna struktura, musí být nitridováno pod popouštěcí teplotou. VANADIS 4 Extra je obvykle popouštěn při 525 C. Doporučuje se plazmové nitridování pod 500 C. Povrchová tvrdost po nitridování je cca 1150 HV 0,2 kg. Docílená tloušťka vrstvy se řídí příslušným použitím. 6
PVD Physical Vapour Deposition, PVD, se používá k nanášení proti obotřebení odolných - vrstev při teplotách 200-500 C. CVD Chmical Vapour Deposition, CVD, se používá k nanášení proti obotřebení odolných povrchových vrstev při cca 1000 C. Doporučuje se nástroje po povlakování zvlášť kalit a popouštět. Obrobitenost Poměrná obrobitelnost a brousitelnost oceli pro práci za studena W.Nr. 1.2379, VANADIS 4, VANADIS 4 Extra. Vyšší údaj označuje dobrou obrobitelnost a leštitelnost. Doporučené parametry obrábění Níže uvedené údaje jsou pouze orientační a musí být přizpůsobeny příslušným místním podmínkám. Parametry řezu Stav při dodávce: žíhano na měkko cca 230 hb Rychlost řezu (V c ) m/min. SOUSTRUŽENÍ Soustružení s tvrdokovem Hrubování Obrábění na čisto Soustružení s rychlořeznou ocelí 120 170 170 220 15 20 Posuv (f) mm/u 0,2 0,4 0,05 0,2 0,05 0,3 Hloubka řezu mm (a p ) 2 4 0,5 2 0,5 3 Obráběcí skupina K20*, P20* K15*, P15* *doporučován je tvrdokov s potahem CVD³ FRÉZOVÁNÍ Rovinné a tvarové frézování Parametry řezu Hrubování Hlazení Rychlost řezu (vc) m/min. 110 150 150 200 Posuv (fz) mm/zub 0,2 0,4 0,1 0,2 Hloubka řezu (ap) mm 2 4 2 Obráběcí skupina K20, P20 K15, P15 potažený potažený tvrdokov* tvrdokov* Frézovaní stopkovou frézou Parametry řezu monolitní, ze slinutého karbidu Druh frézy fréza s vyměnitelnou břitovou destičkou rychlořezná ocel 1) Rychlost řezu keit (vc) m/min. 60 80 110 160 8 12 Posuv (fz) mm/zub 0,03 0,202) 0,08 0,202) 0,05 0,352) Obráběcí skupina K153) 1) Potažená stopková fréza z rychlořezné oceli Vc ~18-24 m/min 2) Zavislé na radiální hloubce řezu a na průměru frézy 3) Doporučen tvrdokov s potahem CVD 7
Průměr vrtáku mm -5 5-10 10-15 15-20 VRTÁNÍ Spirálový vrták z rychlořezné oceli Rychlost řezu (V c ) m/min. 12-14* 12-14* 12-14* 12-14* Posuv (f) mm/u 0,05-0,15 0,15-0,25 0,25-0,30 0,30-0,35 *Vrták z potažené rychlořezné oceli Vc ~22-24 m/min. Parametry řezu Rychlost řezu (Vc) m/min. Posuv (f) mm/u Vrták s vyměnitelnými destičkami Vrták z tvrdokovu Druh vrtáku Monolitní vrták ze slinu tého karbidu Vrták s chladícím kanálem a s karbidovým břitem 1) 140-160 80-100 50-60 0,05-0,15 2) 0,10-0,25 2) 0,15-0,25 2) 1) pokud možno použít CBN kotouč 2) doporučen keramický kotouč BROUŠENÍ Obecná doporučení pro brousící kotouče jsou uvedena v tabulce. Další informace jsou uvedeny v uddeholmské brožuře Broušení nástrojové oceli doporučené brousící kotouče. Brousící postup Žíháno na měkko Kaleno Rovinné broušení Rovinný brousící kotouč Broušení dokulata Vnitřní broušení Tvarové broušení A 46 HV A 24 GV A 60 KV A 60 JV A 100 LV Jiskrovo-erozivní obrábění B151 R50 B3 1) A 46 HV 2) A 46 FV A 46 FV 2) B151 R75 B3 1) A 60 KV 2) B151 R75 B3 1) A 60 KV 2) B126 R100 B6 1) A 80 JV 2) Při tomto obrábění kalené a popouštěné oceli, je nutné opracování ukončit jemným vyjiskřovaním (t.j. nizký el. proud, vysoká frekvence). Pro získání optimálního výkonu nástroje, musí být jiskrovo-erozivně obráběné povrchy broušeny/leštěny. Nakonec nástroj cca 25 C pod poslední popou-štěcí teplotou nechat znovu popustit. Při erodování velkých ploch nebo komplikovaných forem, VANADIS 4 Extra popustit při vyšších teplotách přes 500 C. Předpokladem je popouštěcí teplota přes 525 C. Srovnání uddeholmských ocelí pro práci za studena MATERIÁLOVÉ VLASTNOSTI A ODOLNOST PROTI MECHANICKÝM PORUCHÁM 8