Bearbejdning af værktøjsstål med høj præcision
Kulstofstål er en legering, der primært består af jern og kulstof med et kulstofindhold, der typisk ligger mellem 0,04% og 2,5%. Denne sammensætning giver os mulighed for at kategorisere kulstofstål i tre typer: lavkulstofstål (normalt mindre end 0,3% kulstof), mellemkulstofstål (ca. 0,3% til 0,6% kulstof) og højkulstofstål (0,6% til 2,5% kulstof).
Værktøjsståls bearbejdningsegenskaber
Denne tabel afspejler standardprocenterne for legeringer, men det faktiske indhold kan variere afhængigt af producenten og de specifikke anvendelser.
| Værktøjsstålkvalitet | Kulstof (C) | Wolfram (W) | Molybdæn (Mo) | Vanadium (V) | Krom (Cr) | Kobolt (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% |
Fysiske egenskaber ved værktøjsstål til CNC-bearbejdning
Denne version af tabellen fokuserer på egenskaber, der direkte påvirker værktøjsståls ydeevne og levetid under driftsforhold, især under højhastigheds- eller højtemperaturbearbejdning.
| Værktøjsstålkvalitet | Hårdhed (HRC) | Hårdhed (joule) | Modstandsdygtighed over for slid | Termisk stabilitet | Termisk ledningsevne (W/m-K) |
|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 60-65 | Medium | Høj | God | 25-30 |
| M42 | 65-70 | Høj | Meget høj | Fremragende | 20-25 |
| D2 | 55-62 | Lav | Meget høj | Fair | 15-20 |
| A2 | 57-62 | Høj | Høj | God | 18-22 |
| H13 | 50-55 | Meget høj | Høj | Fremragende | 24-28 |
| H11 | 50-54 | Meget høj | Høj | Fremragende | 23-27 |
Typer og anvendelser af værktøjsstål til CNC-bearbejdning
I CNC-bearbejdning vælges forskellige typer værktøjsstål ud fra deres egenskaber til fremstilling af forskellige komponenter. Her er nogle typiske typer værktøjsstål og de specifikke dele, de bruges til at fremstille:
Højhastighedsstål (HSS)
Bor og endefræsere: Højhastighedsstål bruges i vid udstrækning til fremstilling af bor og endefræsere, der bruges i CNC-bearbejdning. Disse værktøjer skal kunne modstå høje temperaturer og være slidstærke - egenskaber, som HSS tilbyder, og som gør dem i stand til at udføre præcise og effektive skæreoperationer.
Taps og matricer: HSS bruges også til at fremstille tappe og matricer til gevindskæring. Dets sejhed og hårdhed gør det ideelt til at skære gevind i metaller uden at miste skarpheden hurtigt.
Støbt stål
Værktøjer til sprøjtestøbning: Formstål bruges ofte til at fremstille højpræcisionsforme til sprøjtestøbning. Dets slidstyrke og evne til at opretholde dimensionsstabilitet under høje tryk- og temperaturforhold gør det velegnet til fremstilling af komplekse og detaljerede plastdele.
Stempelværktøjer: Stempelværktøjer lavet af stål bruges til at skære og forme metalplader til specifikke former. Holdbarheden og styrken i matricestål gør, at disse matricer kan fungere under høje belastninger og producere dele med høj gentagelsesnøjagtighed.
Værktøjsstål (generelt)
Tandhjulsfræsere: Værktøjsstål bruges til at fremstille tandhjulsfræsere, som skal være hårde og slidstærke for at kunne skære tandhjulstænder præcist i materialer som messing og stål.
Stempler og matricer: Disse komponenter bruges i pladeindustrien til stansning og nyder godt af værktøjsstålets høje hårdhed og sejhed, hvilket sikrer lang levetid og præcision i produktionsmiljøer med store mængder.
Overfladebehandling af CNC-bearbejdning af kulstofstål
Overfladebehandlinger anvendes til at øge overfladens hårdhed, reducere friktion og forbedre korrosionsbestandigheden. Almindelige behandlinger omfatter:
Nitrering
Denne proces tilfører nitrogen til stålets overflade og danner et hårdt, slidstærkt lag. Det er især en fordel for komponenter som tandhjul og spindler, der er udsat for stort slid.
Karburering
Ved at tilføre kulstof til overfladen øger denne behandling i høj grad overfladehårdheden og den generelle slidstyrke. Den er ideel til højbelastningsdele som knastaksler og krumtapaksler.
Belægning (f.eks. TiN, TiCN, AlTiN)
Disse belægninger reducerer friktionen betydeligt og øger hårdheden, hvilket giver mulighed for højere skærehastigheder og længere levetid for værktøjet. De er fremragende til bor og fræsere.
Varmebehandling
Varmebehandlingsprocesser som hærdning og anløbning bruges til at justere mikrostrukturen i værktøjsstål, hvilket forbedrer sejhed, hårdhed og slidstyrke.
Hærdning og anløbning
Denne proces involverer opvarmning af stålet til en høj temperatur, efterfulgt af hurtig afkøling (quenching) og genopvarmning (tempering). Resultatet er et værktøj, der er både hårdt og sejt, og som egner sig til skæring og formning.
Udglødning
Denne proces blødgør stålet, så det bliver lettere at bearbejde eller forme. Efter CNC-bearbejdning kan der foretages en ny udglødning for at aflaste indre spændinger og forbedre bearbejdeligheden.