vacumar - Bolzano

Vacumar
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 ......................................................................................................................
PARAMETRY ERODOVÁNÍ....................................................................................................
TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ.......................................................................................................
14
14
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.
.
5-válcový blok motoru z hliníku
části formy vyrobeny z VACUMAR
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.
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.
Těleso diferenciálu z hliníku
USILUJETE O VYSOKOU
části formy vyrobeny z VACUMAR
ROZMĚROVOU STABILITU.
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.
Vacumar 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
Výchozí stav
525°C / 72 h
600°C / 72 h
50
40
30
20
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
Hustota
hodnoty
min.
hodnoty
typické
3
δ
8.09 g/cm
3
Pevnost v tahu
Rm
1450 MPa
1600 MPa
Mez kluzu
Re
1400 MPa
1500 MPa
Modul pružnosti
E
Tažnost p. přetržení
A5
5%
8 - 12 %
Kontrakce
Z
20 %
35 - 45 %
CVN
20 J
25 - 35 J
Nárazová práce
Lomová houževnatost KIC
Tvrdost
Tepl. roztažnost
HRC
α
200 - 600°C
100 MPa√ m
47 - 51
-6
10 x 10 m/m °K
35 - 400°C
Tepl. vodivost
186 GPa
K
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.
Teplota
okolí
Vlastnost
+200°C
+400°C
Pevnost v tahu
Rm
1600 MPa 1460 MPa 1240 MPa
Mez kluzu
Re
1500 MPa 1300 MPa 1150 MPa
Tažnost p. přetržení A5
Kontrakce
Nárazová práce
10 %
11 %
14 %
Z
40 %
45 %
64 %
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 − T0 , ∆L = α L0 ∆T
∆L
σ = Eε = E
L0
Vacumar
−6
E = 186 GPa, α = 10.0 ⋅10 mm mmo K
(
 →σ = 1.86 × ∆T N mm2
Teplotní Napětí
1.2344
1
−6
E = 207 GPa, α = 12. 3⋅10 mm mmo K
Teplotní napětí
(
→σ = 2 .55× ∆T N mm2
)
)
Rozdíl teplotních napětí
2.55− 1.86
× 100%= 27%
2.55
⇒ 27% menší teplotní napětí na
povrchui
ο
povrchu formy z oceli Vacumar
8
DALŠÍM DŮLEŽITÝM FAKTOREM JE TEPELNÁ VODIVOST.
Thermal Conductivity (W/mK)
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.
34
MARLOK
Vacumar® C1650
32
30
28
26
AISI H-13
24
22
20
0
100
200
300
400
Temperature (°C)
500
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.
PRACOVNÍ OPERACE PRO OCEL
Vacumar
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.
obrábění
na hrubo
dokončování
vytvrzování
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
Standartní zpracování oceli
Následující příklady ukazují
některé postupy, ze kterých je
zřejmá jednoduchost práce s
ocelí VACUMAR.
Vacumar
υ
obrábění
na hrubo
První příklad ukazuje normální
průběh zpracování oceli
VACUMAR.
υ
υ
vytvrzování
υ
υ
υ
dokončování
υ
erodování
(EDM)
υ
υ
zkrácené
vytvrzování
tvrdost 28 - 32 HRC
obrábění s dostarečnou plustolerancí pro
plusplusplustepelné zpracování
tepelné zpracování 525°C / 6 h
Pro rozměry do 70 mm
Změna rozměrů max.. -0.0005
mm/mm
tvrdost 47 - 51 HRC
Parametry obrábění viz
Datový list
v důsledku EDM
změkčujepovrch,
povrchje třeba provést
změkne
zkrácené vytvrzení
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.
Zpracování
Vacumar
Bez EDM
υ
υ
obrábění
na hrubo
υ
vytvrzování
υ
υ
υ
dokončování
tvrdost 28 - 32 HRC
Obrábění s dostačující
plusovou tolerancí pro tepelné
zpracování
Tepelné zpracování 525°C/ 6h
Pro rozměry do 70 mm
Rozměrové změny max. -0.0005
mm/mm
Tvrdost 47 - 51 HRC
Parametry zpracování viz
Datový list
Zpracování
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.
Vacumar
s žíhánímVna snížení pnutí
υ
obrábění
na hrubo
υ
υ
υ
žíhání na
snížení pnutí
υ
υ
υ
vytvrzování
υ
υ
υ
dokončování
Žíhání na snížení pnutí
820 - 850°C / 3 h
Pro rozměry do 70 mm
Změna rozměrů ± 0.0025 mm/mm
Vytvrzování 525°C/ 6 h
Pro rozměry do 70 mm
Změna rozměrů max. -0.0005
mm/mm
Tvrdost 47 - 51 HRC
Parametry zpracování viz
Datový list
υ
Erodováním měkne
povrch, není však nutné další
mechanické opracování
υ
Dodatečné vytvrzování 500°C/ 3 h
Vytvrzování povrchu
erodování
(EDM)
zkrácené
vytvrzování
Tvrdost 28 – 32 HRC
Obrábění s postačující
plusovou tolerancí
Pro tepelné zpracování
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.
Nástrojová ocel pro práci za tepla s C
Povrch po erodování
Natavená vrstva
Vysoce popuštěná vrstva
Zákl.
materiál
60 HRc
20 HRC
Průběh tvrdosti
Vacumar
Profil povrchu po vytvrzení
a následném erodování 525°C / 6 h + EDM
Natavená vrstva
Vysoce popuštěná vrstva
Zákl.
materiál
60 HRC
20 HRC
Průběh tvrdosti
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.
Vacumar
Profil tvrdosti povrchu po erodování a
a následném vytvrzení při 525°C / 6 h
natavená vrstva
vysoce popuštěná vrstva
Zákl.
materiál
60 HRC
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.
Vacumar
Profil tvrdosti po vytvrzení při
525°C/ 6 h
+ erodování
+ zkráceném vytvrzování při
500°C/ 3 h
natavená vrstva
Vysoce popuštěná vrstva
zákl.
materiál
HRC60
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
Vacumar
Nástrojové oceli pro práci za tepla s C
Předehřev není nutný
Není definována teplota pro svařování
Předehřev je nezbytný
Je nutné dodržet teplotu svařování
Ochlazení na klidném vzduchu
Je třeba pomalé ochlazování
Svary jsou měkké a snadno opracovatelné Svary jsou tvrdé a těžko obrobitelné
Vnesená napětí jsou odstraněna při
Je třeba vyžíhat na snížení pnutí
následném vytvrzení
Mechanické vlastnosti svaru
Mechanické vlastnosti svaru
a tepelně ovlivněné vrstvy jsou stejné
jako základního materiálu
a tepelně ovlivněné vrstvy jsou rozdílné
oproti základnímu materiálu
SVAŘOVACÍ PARAMETRY
Wolfram Inert Gas (WIG)
Svařovací metoda:
Posice svařování:
1G, 2G
Ochranný plyn:
Argon SR, 99.99% Ar
Průtok plynu:
8 - 12 l/min
Způsob svařování:
ruční
Vícevrstvé
Jednotlivá elektroda
Drát Ø
1.2 mm
Proud
A
120 - 140
Napětí
V
15 - 17
2.4 mm
190 - 210
17 - 19
DC/AC
Polarita
Stejnosm.
+
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.
j
ANO
NE
2.
Používat jen originální svařovací
elektrody VACUMAR.
Ochrannou vrstvu obrousit brusným
plátnem a očistit acetonem.
obrousit
očistit acetonem
3.
Mezi jednotlivými svarovými vrstvami
důkladně očistit povrch od usazenin.
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.
Vacumar
Po vytvrzení při
+ zkrácené
525°C / 6 h + svařování
vytvrzení při 500°C / 3 h
Svarový šev
60 HRc
20 HRc
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
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 %.
160000
vodní čerpadlo
55000
skříň převodovky
290000
200000
kroužek
200000
80000
100000
50000
kryt ventilů
škrticí trn
Vacumar
1.2344
180000
40000
0
50000 100000 150000 200000 250000 300000
počet licích cyklů
Tlakové lití hliníku – různé aplikace
joystick
60000
8000
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.
Vacumar
1.2344
80000
objímka lampy
5000
50.000 bez nutnosti opravy
lodní šroub
40.000 s několika opravami
těleso motoru
350000
vysavače
100000
0
100000
200000
300000
400000
počet licích cyklů
20
TĚLESO MOTORU TRAVNÍ SEKAČKY
Vacumar
40000
0
20000
0
1.2344
0
10000 20000 30000 40000
počet
licích
0
0
0 cyklů 0
21
JÁDRO (PRO VODNÍ PROSTOR) FORMY BLOKU 5-VÁLCOVÉHO MOTORU
Vacumar
60000
30000
1.2343
0
25000
50000
75000
počet licích cyklů
22
OPĚRKA NOHOU KOLEČKOVÉHO KŘESLA
Vacumar
230000
70000
1.2344
0
100000
200000
počet licích cyklů
POTH
G
23
LABYRINT – KOMPONENTY AUTOMATICKÉ PŘEVODOVKY
Vacumar
78500
30000
1.2344
50000
1.2367
0
20000
40000
60000
80000
počet licích cyklů
24