Решение проблем штамповки с помощью специальных инструментальных сталей

Используя метафору старых, менее эффективных автомобилей по сравнению с современными транспортными средствами, авторы предполагают, что использование старых сортов инструментальной стали может не соответствовать производительности, необходимой для современных ковочных штампованных сталей в определенных областях применения.

Рисунок 1.  Дешево не всегда хорошо! YUGO 45, который был продан в 1980-х годах, был основан на технологии начала 1970-х годов. Его производительность была ужасна по сравнению с другими современными автомобилями, и вы бы не использовали этот тип автомобиля сегодня для вашего наиболее эффективного вида транспорта. Почему в кузнечной промышленности по-прежнему используются инструментальные стали, основанные на технологии 1930-х годов, когда они настолько ограничены в решении наиболее важных проблем, стоящих перед жизнью?
Рисунок 1. Дешево не всегда хорошо! YUGO 45, который был продан в 1980-х годах, был основан на технологии начала 1970-х годов. Его производительность была ужасна по сравнению с другими современными автомобилями, и вы бы не использовали этот тип автомобиля сегодня для вашего наиболее эффективного вида транспорта. Почему в кузнечной промышленности по-прежнему используются инструментальные стали, основанные на технологии 1930-х годов, когда они настолько ограничены в решении наиболее важных проблем, стоящих перед жизнью?

 

Рисунок 2.   Нагревательные матрицы увеличивают их потенциальную прочность и снижают риск растрескивания.
Рисунок 2. Нагревательные матрицы увеличивают их потенциальную прочность и снижают риск растрескивания.
Рисунок 3. Эта диаграмма сравнивает химический состав современных инструментальных сталей, большинство из которых датируются до 1940-х годов. Мы знаем, что 1.2714, хотя и менее дорогой, не обладает свойствами для достижения высокой твердости, стойкости к отпуску и горячего износа. Его самая большая сила - это его слабость; низкая твердость дает хорошую прочность, но ужасную пластическую деформацию и износостойкость. (верхний график) Рисунок 4. Эта диаграмма показывает химический состав Uddeholm Unimax, который предлагает превосходную износостойкость по сравнению с H13 и H11 с более высокой твердостью и повышенным сопротивлением отпуску. (нижняя диаграмма)
Рисунок 3. Эта диаграмма сравнивает химический состав современных инструментальных сталей, большинство из которых датируются до 1940-х годов. Мы знаем, что 1.2714, хотя и менее дорогой, не обладает свойствами для достижения высокой твердости, стойкости к отпуску и горячего износа. Его самая большая сила — это его слабость; низкая твердость дает хорошую прочность, но ужасную пластическую деформацию и износостойкость. (верхний график)
Рисунок 4. Эта диаграмма показывает химический состав Uddeholm Unimax, который предлагает превосходную износостойкость по сравнению с H13 и H11 с более высокой твердостью и повышенным сопротивлением отпуску. (нижняя диаграмма)
Рисунок 5. Этот график показывает более высокую твердость, возможную при использовании Unimax, и его превосходное сопротивление при отпуске. Uddeholm Orvar Supreme - это наш высококачественный тип ESR H13.
Рисунок 5. Этот график показывает более высокую твердость, возможную при использовании Unimax, и его превосходное сопротивление при отпуске. Uddeholm Orvar Supreme — это наш высококачественный тип ESR H13.
Рисунок 6. На этой диаграмме приведено исследование конкретного случая, в котором сравнивались разные штампованные стали.
Рисунок 6. На этой диаграмме приведено исследование конкретного случая, в котором сравнивались разные штампованные стали.

Мы все стараемся использовать наше время и деньги с умом. Кто хочет тратить время или выбрасывать деньги?

Многие люди сегодня ездят на работу на большие расстояния, и многие из нас выбирают автомобиль с наиболее эффективными свойствами. Эти более эффективные автомобили часто стоят дороже, но вы решаете момент безубыточности, когда дополнительные расходы окупаются.

Если бы мы предположили, что 50-летний дизайн автомобиля был лучшим и наиболее эффективным способом поездки на работу, было бы разумно не прислушиваться к советам. Тем не менее, этот тип мышления часто может быть тем, что используют кузнечные компании при выборе штамповочной инструментальной стали, если они не проявляют осторожности.

В этой статье будет обсуждаться, почему это часто происходит и что нужно изменить в кузнечной промышленности, чтобы выбрать правильную сталь для решения самых дорогостоящих проблем в цепочке поставок. Хотя наше внимание будет сосредоточено на штамповке, которая является основным рынком сбыта в Уддехольме, принципы применимы ко всем горячим приложениям.

 

Эффективная оснастка

Очень важно сделать ваш инструмент максимально эффективным. Современная ковка — очень конкурентная отрасль, и она должна выжить в глобализованном мире, где несколько процентов стоимости детали могут быть разницей между получением прибыли и получением убытка. Основную часть клиентов отрасли составляют крупные автомобильные компании, которые часто требуют снижения цен на каждый проект и часто проверяют это в течение всего срока службы проекта.

Аэрокосмическая и специальная ковочная промышленность — хороший пример, в котором срок службы штамповок часто намного ниже, чем в автомобильном сегменте. Тем не менее, они настойчиво выбирают штампованные стали по цене, а не смотрят на то, что в первую очередь является причиной короткого срока жизни штампов и как ее решить. Чтобы понять, как лучше всего это сделать, мы должны сначала понять основные неудачи в процессе ковки, когда в жизни необходимы большие улучшения.

 

Прежде чем мы начнем про инструментальную сталь, важно упомянуть, что хорошее техническое обслуживание ковочного штампа имеет решающее значение для любой инструментальной стали, работающей в лучшем виде. Предварительный нагрев ковочного штампа — одна из важнейших частей увеличения срока службы.

Во время операции ковки между двумя штампами формируются предварительно нагретые заготовки. Высокая температура материала заготовки и низкая температура матрицы приведут к высоким уровням напряжения на поверхности матрицы. Если напряжения становятся слишком высокими, трещины начнут образовываться и вскоре приведут к разрушению. Чтобы уменьшить количество накоплений напряжений в матрице, необходимо уменьшить разницу температур. Это может быть сделано путем предварительного нагрева ковочного штампа до 150-220 ° C. Предварительный нагрев  ковочного штампа также приведет к повышению ударной вязкости и пластичности, что снизит скорость роста трещин и их зарождение.

 

В чем неудача? Вы решаете это с помощью своей штамповой стали?

Если бы мы спросили у компаний, занимающихся кузнечно-прессовым производством, что является основным типом поломки ковочного штампа, которая мешает им максимизировать срок службы матрицы, большинство ответило бы «абразивный износ». Второй может быть «пластическая деформация», но иногда вы можете получить «трещину», которая может закончить производственный цикл ковочного штампа очень быстро. Наиболее распространенные штамповые стали, используемые сегодня, перечислены на рисунке 3. Мы должны спросить себя, решают ли они самую большую проблему абразивного износа и как они соотносятся с двумя другими проблемами?

Ответ на основную проблему абразивного износа — нет, в этой области отсутствуют химические составы 1.2344 (также известный как H13), 1.2343 (также известный как H11) и 1.2714, или у них есть компромиссы, которые мы рассмотрим в следующем. раздел. На данный момент мы откажемся от 1.2714.

Если вы хотите устранить абразивный износ и пластическую деформацию, то эта сталь похожа на старый низко-технологичный автомобиль, который может доставить вас из точек А в В, но это происходит с очень высокими эксплуатационными расходами. Эта инструментальная сталь (1.2714) очень хороша в том, что касается жесткости, но это компенсируется ужасным абразивным износом и свойствами пластической деформации, что является компромиссом для хорошей прочности. Вы часто видите этот сорт не выше, чем диапазон 40 / 44HRC, что делает его пригодным для ковки молотом в больших ковочных штампах, где ударная вязкость является наиболее желательным свойством.

Теперь, продолжая аналогию с автомобилем, мы переходим к YUGO 45 1970-х годов на основе еще более старой машины. Наши стали здесь будут H13 и H11. Эти инструментальные стали уходят корнями в эпоху до 1940 года, но — даже с улучшением процессов — они не сильно изменились по сей день. В свое время YUGO 45 был полезен по низкой цене, за которую он был продан, как VW Beetle 1930-х годов, но не сегодня как современный, эффективный автомобиль!

Это отражает основные принципы выбора ковки из инструментальной стали, если вы не сосредоточены на реальных областях высокой стоимости, таких как эксплуатационные расходы на весь срок службы штампового инструмента. AISI H11 и H13 дешевы, их легко купить, и они работают нормально. Но действительно ли все в порядке, что вы хотите? Кроме того, как эти стали сравниваются с современными специальными химическими штамповыми сталями, доступными в настоящее время?

 

Как решить ваши проблемы с помощью современных инструментальных сталей

Чтобы решить эти проблемы абразивного износа и пластической деформации, нам нужно взглянуть на современные инструментальные стали. Например, Uddeholm Unimax использует высокую твердость в сочетании с хорошей ударной вязкостью благодаря своей химии и процессу электро-рафинирования шлака (ESR) для достижения этой цели. Процесс ESR приводит к повышению чистоты, однородности и более или менее равных свойств во всех направлениях штампового блока или круглого стержня из инструментальной стали.

Процесс ESR характеризуется взятием обычного литого слитка и переплавкой его через шлаковую ванну, которая затем образует новый очищенный слиток с этими превосходными свойствами. Затем он проходит ковку и другие процессы, чтобы дать еще более превосходные свойства.

Снова используя автомобильную тему, мы могли бы сказать, что Unimax похож на современный, эффективный гибридный электромобиль с подключаемым модулем (PHEV), который использует все хорошие элементы технологии старого автомобиля, такие как двигатель внутреннего сгорания, и объединяет это с электрическими двигателями и батареи (новая химия и процесс ESR).

Unimax имеет более высокое содержание углерода, чем H13 / H11, что позволяет ему достичь высокой твердости 56/58 HRC. Однако твердость является лишь одним шагом к достижению лучшей абразивной износостойкости. Вы также должны иметь большую сопротивляемость, которая достигается почти вдвое большим содержанием молибдена. Это дает превосходную прочность в горячем состоянии, чтобы противостоять  возникающей в результате пластической деформации в результате этого снижения твердости.

Из рисунка 5 видно, что Unimax требует много времени для восстановления, поскольку он способен достигать более высоких уровней твердости, чем H13, H11, Dievar и QRO90. Unimax поддерживает этот более высокий уровень твердости на протяжении всего производственного цикла до более чем 10 часов, после чего QRO90 начинает превосходить его. Преимущество — в первые 10 часов, когда вы получаете большие преимущества в дополнительной износостойкости благодаря высокому уровню твердости.

Эта производительность повторяется в тематических исследованиях клиентов в приложениях с высоким уровнем износа. Обратите внимание, что классы Uddeholm, Vidar Superior (модифицированный H11) и Orvar Supreme (H13), будучи хорошими сталями, подтверждают замечания, изложенные в первой части этого раздела, — что химические составы H11 и H13 не обладают свойствами, как у новых сталей, таких как Uddeholm Unimax, Dievar и QRO90 Supreme.

 

Заключение

Различные инструментальные стали могут решать различные проблемы, как мы видим в примере, приведенном на рисунке 6. Сегодня вы можете столкнуться с проблемами в производстве, связанными с вашей стальной штамповкой.

Так же, как автомобили, произведенные десятилетия назад, не соответствуют современным, более экономичным транспортным средствам, современные инструментальные стали также более эффективны в определенных областях применения, чем старые традиционные форматы из инструментальной стали. Мы предлагаем вам отойти от своего старого YUGO 45 (H13 / H11) и рассмотреть более современные инструментальные стали как решение проблем долговечности.

Яндекс.Метрика Metalweb.ru