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.
Ano, nástrojová ocel A2 je vhodná pro nože, zejména pro ty, které vyžadují houževnatost a dobrou odolnost proti opotřebení. Díky vyváženému poměru tvrdosti a odolnosti je vhodná zejména pro odolné outdoorové nože. Není však tak odolná proti korozi jako nerezové oceli, takže vyžaduje určitou údržbu, aby se zabránilo korozi.
A2 Nástrojová ocel Ekvivalentní materiál
DIN 1.2363 / X100CrMoV5 podle evropských a německých norem.
SKD12 podle japonské normy JIS.
Cr5Mo1V podle čínské normy GB.
Tyto ekvivalenty jsou výkonnostně a aplikačně velmi podobné, vhodné pro nástroje vyžadující dobrou houževnatost a odolnost proti opotřebení.