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