Bearbetning av verktygsstål med hög precision
Kolstål är en legering som huvudsakligen består av järn och kol, med en kolhalt som vanligtvis sträcker sig från 0,04% till 2,5%. Denna sammansättning gör att vi kan kategorisera kolstål i tre typer: lågkolstål (vanligtvis mindre än 0,3% kol), medelkolstål (cirka 0,3% till 0,6% kol) och högkolstål (0,6% till 2,5% kol).
Egenskaper för verktygsstål vid maskinbearbetning
Denna tabell återspeglar standardlegeringarnas procentandelar, men det faktiska innehållet kan variera beroende på tillverkare och specifika tillämpningar.
| Verktygsstål kvalitet | Kol (C) | Volfram (W) | Molybden (Mo) | Vanadin (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% |
Fysikaliska egenskaper hos verktygsstål för CNC-bearbetning
Denna version av tabellen fokuserar på egenskaper som direkt påverkar verktygsstålens prestanda och livslängd under driftförhållanden, särskilt vid bearbetning med hög hastighet eller hög temperatur.
| Verktygsstål kvalitet | Hårdhet (HRC) | Seghet (joule) | Slitstyrka | Termisk stabilitet | Termisk konduktivitet (W/m-K) |
|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 60-65 | Medium | Hög | Bra | 25-30 |
| M42 | 65-70 | Hög | Mycket hög | Utmärkt | 20-25 |
| D2 | 55-62 | Låg | Mycket hög | Rättvist | 15-20 |
| A2 | 57-62 | Hög | Hög | Bra | 18-22 |
| H13 | 50-55 | Mycket hög | Hög | Utmärkt | 24-28 |
| H11 | 50-54 | Mycket hög | Hög | Utmärkt | 23-27 |
Typer och tillämpningar av verktygsstål för CNC-bearbetning
Vid CNC-bearbetning väljs olika typer av verktygsstål baserat på deras egenskaper för att tillverka olika komponenter. Här är några typiska typer av verktygsstål och de specifika delar som de används för att tillverka:
Höghastighetsstål (HSS)
Borrkronor och pinnfräsar: Höghastighetsstål används i stor utsträckning för tillverkning av borrkronor och pinnfräsar som används vid CNC-bearbetning. Dessa verktyg måste tåla höga temperaturer och motstå slitage, egenskaper som HSS erbjuder, vilket gör att de kan utföra exakta och effektiva skäroperationer.
Gängtappar och matriser: HSS används också för att tillverka gängtappar och matriser för gängningsoperationer. Dess seghet och hårdhet gör det idealiskt för att skära gängor i metaller utan att snabbt förlora skärpan.
Formstål
Verktyg för formsprutning: Formstål används ofta för tillverkning av högprecisionsformar för formsprutning. Dess slitstyrka och förmåga att bibehålla dimensionsstabilitet under höga tryck- och temperaturförhållanden gör det lämpligt för tillverkning av komplexa och detaljerade plastdelar.
Stansverktyg: Stansverktyg tillverkade av stål används för att skära och forma plåt till specifika former. Hållbarheten och styrkan hos stansstål gör att dessa verktyg kan arbeta under höga påfrestningar och producera delar med hög repeterbarhet.
Verktygsstål (allmänt)
Kuggfräsar: Verktygsstål används för att tillverka kuggfräsar, som måste vara hårda och slitstarka för att exakt kunna skära kuggar i material som mässing och stål.
Stansar och matriser: Dessa komponenter används inom plåtindustrin för stansning och drar nytta av verktygsstålens höga hårdhet och seghet, vilket garanterar lång livslängd och precision i tillverkningsmiljöer med stora volymer.
Ytbehandling av CNC-bearbetning av kolstål
Ytbehandlingar används för att öka ythårdheten, minska friktionen och förbättra korrosionsbeständigheten. Vanliga behandlingar inkluderar:
Nitrering
Vid denna process förs kväve in i stålets yta och bildar ett hårt, slitstarkt skikt. Det är särskilt fördelaktigt för komponenter som kugghjul och spindlar, som utsätts för högt slitage.
Karburering
Genom att tillföra kol till ytan ökar denna behandling kraftigt ythårdheten och den totala slitstyrkan. Den är idealisk för delar som utsätts för höga påfrestningar, t.ex. kamaxlar och vevaxlar.
Beläggning (t.ex. TiN, TiCN, AlTiN)
Dessa beläggningar minskar friktionen avsevärt och ökar hårdheten, vilket möjliggör högre skärhastigheter och förlängd verktygslivslängd. De är utmärkta för borrkronor och fräsar.
Värmebehandling
Värmebehandlingsprocesser som härdning och anlöpning används för att justera mikrostrukturen hos verktygsstål, vilket förbättrar seghet, hårdhet och slitstyrka.
Härdning och anlöpning
Processen innebär att stålet värms till en hög temperatur, följt av snabb kylning (släckning) och återuppvärmning (anlöpning). Resultatet blir ett verktyg som är både hårt och segt och som lämpar sig för skärande och formande bearbetning.
Glödgning
Denna process gör stålet mjukare, vilket gör det lättare att bearbeta eller forma. Efter CNC-bearbetning kan nyglödgning göras för att minska inre spänningar och förbättra bearbetbarheten.