Vysoce přesné obrábění nástrojové oceli
Uhlíková ocel je slitina složená především ze železa a uhlíku, přičemž obsah uhlíku se obvykle pohybuje v rozmezí od 0,04% do 2,5%. Toto složení nám umožňuje rozdělit uhlíkovou ocel do tří typů: nízkouhlíková ocel (obvykle méně než 0,3% uhlíku), středně uhlíková ocel (přibližně 0,3% až 0,6% uhlíku) a vysoko uhlíková ocel (0,6% až 2,5% uhlíku).
Vlastnosti obrábění nástrojové oceli
Tato tabulka odráží standardní procentuální podíl slitin, ale skutečný obsah se může lišit v závislosti na výrobci a konkrétních aplikacích.
| Třída nástrojové oceli | Uhlík (C) | Wolfram (W) | Molybden (Mo) | Vanad (V) | Chrom (Cr) | Kobalt (Co) | Mangan (Mn) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 0.85% | 6.35% | 5.00% | 1.85% | 4.15% | – | 0.30% |
| M42 | 1.10% | 1.50% | 9.50% | 1.15% | 3.75% | 8.00% | 0.30% |
| D2 | 1.50% | – | 0.60% | 0.90% | 11.50% | – | 0.60% |
| A2 | 1.00% | – | 1.00% | 0.25% | 5.25% | – | 1.00% |
| H13 | 0.40% | – | 1.25% | 1.00% | 5.25% | – | 0.40% |
| H11 | 0.36% | – | 1.50% | 0.60% | 5.00% | – | 0.40% |
Fyzikální vlastnosti nástrojových ocelí pro CNC obrábění
Tato verze tabulky se zaměřuje na vlastnosti, které přímo ovlivňují výkon a životnost nástrojových ocelí v provozních podmínkách, zejména při vysokorychlostním nebo vysokoteplotním obrábění.
| Třída nástrojové oceli | Tvrdost (HRC) | Houževnatost (Jouly) | Odolnost proti opotřebení | Tepelná stabilita | Tepelná vodivost (W/m-K) |
|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 60-65 | Střední | Vysoká | Dobrý | 25-30 |
| M42 | 65-70 | Vysoká | Velmi vysoká | Vynikající | 20-25 |
| D2 | 55-62 | Nízká | Velmi vysoká | Spravedlivé | 15-20 |
| A2 | 57-62 | Vysoká | Vysoká | Dobrý | 18-22 |
| H13 | 50-55 | Velmi vysoká | Vysoká | Vynikající | 24-28 |
| H11 | 50-54 | Velmi vysoká | Vysoká | Vynikající | 23-27 |
Typy a aplikace CNC obrábění nástrojové oceli
Při obrábění CNC se pro výrobu různých součástí vybírají různé typy nástrojových ocelí na základě jejich vlastností. Zde jsou uvedeny některé typické typy nástrojových ocelí a konkrétní součásti, které se z nich vyrábějí:
Rychlořezná ocel (HSS)
Vrtáky a stopkové frézy: Rychlořezná ocel se hojně používá k výrobě vrtáků a fréz používaných při CNC obrábění. Tyto nástroje musí odolávat vysokým teplotám a opotřebení, což jsou vlastnosti, které HSS nabízí, a umožňují jim provádět přesné a efektivní řezné operace.
Výčepní zařízení a zápustky: HSS se používá také k výrobě závitníků a matric pro závitování. Díky své houževnatosti a tvrdosti je ideální pro řezání závitů v kovech bez rychlé ztráty ostrosti.
Zápustková ocel
Nástroje pro vstřikování plastů: Ocel se běžně používá k výrobě vysoce přesných forem pro vstřikování plastů. Díky své odolnosti proti opotřebení a schopnosti zachovat rozměrovou stálost za vysokého tlaku a teploty je vhodná pro výrobu složitých a detailních plastových dílů.
Razítka: Lisovací formy vyrobené z lisovací oceli se používají k řezání a tvarování plechů do specifických tvarů. Odolnost a pevnost lisovací oceli umožňuje těmto matricím pracovat v podmínkách vysokého namáhání a vyrábět díly s vysokou opakovatelností.
Nástrojová ocel (obecně)
Frézy na ozubená kola: Nástrojové oceli se používají k výrobě ozubených fréz, které musí být tvrdé a odolné proti opotřebení, aby přesně řezaly zuby ozubených kol v materiálech, jako je mosaz a ocel.
Děrovačky a raznice: Tyto komponenty, které se používají v plechovém průmyslu pro děrování, těží z vysoké tvrdosti a houževnatosti nástrojových ocelí, což zajišťuje dlouhou životnost a přesnost ve velkosériové výrobě.
Povrchová úprava CNC obrábění uhlíkové oceli
Povrchové úpravy se používají ke zvýšení tvrdosti povrchu, snížení tření a zvýšení odolnosti proti korozi. Mezi běžné povrchové úpravy patří:
Nitridace
Tímto procesem se do povrchu oceli dostává dusík, který vytváří tvrdou vrstvu odolnou proti opotřebení. Je obzvláště výhodný pro součásti, jako jsou ozubená kola a vřetena, které podléhají vysokému opotřebení.
Uhličování
Přidáním uhlíku do povrchu tato úprava výrazně zvyšuje tvrdost povrchu a celkovou odolnost proti opotřebení. Je ideální pro vysoce namáhané díly, jako jsou vačkové a klikové hřídele.
Povlak (např. TiN, TiCN, AlTiN)
Tyto povlaky výrazně snižují tření a zvyšují tvrdost, což umožňuje vyšší řezné rychlosti a delší životnost nástroje. Jsou vynikající pro vrtáky a frézy.
Tepelné zpracování
Procesy tepelného zpracování, jako je kalení a popouštění, se používají k úpravě mikrostruktury nástrojových ocelí, čímž se zvyšuje houževnatost, tvrdost a odolnost proti opotřebení.
Kalení a popouštění
Tento proces zahrnuje zahřátí oceli na vysokou teplotu, následné rychlé ochlazení (kalení) a opětovné zahřátí (popouštění). Výsledkem je tvrdý a houževnatý nástroj vhodný pro řezání a tváření.
Žíhání
Tímto procesem se ocel změkčuje, což usnadňuje její obrábění nebo tváření. Po CNC obrábění lze provést opětovné žíhání, které zmírní vnitřní pnutí a zlepší obrobitelnost.