آلوم طرح

فولاد گرمکار | فولاد ابزار گرمکار چه ویژگی هایی دارد؟

/ آنالیز فولاد, فولاد, فولادگرمکار, گرمکار

فولاد گرمکار برای کاربردهایی که دمای آن ها بالاتر از 316 درجه سانتیگراد است طراحی شده اند.  فولادهای ابزار سردکار (مثل IASC2363 ، IASC2379 ) معمولاً وقتی در محدوده دمایی فوق قرار میگیرند، نرم شده و استحکام آنها کاهش می یابد.

فولادهای تندبر که به عنوان ابزار برش استفاده میشوند (مثلIASC3343  ، IASC3202 ) در چنین دمایی نرم نمیشوند ولی معمولاً چقرمگی ومقاومت به شوک حرارتی آن‌ها جهت استفاده در کاربردهای دمای بالا مناسب نیست.

فولاد های گرمکار دارای کربن نسبتاً کم حجم حصول حداکثر چقرمگی و دارای عناصری مثل Mo ، W ، Co جهت مقاومت به نرم شدن در دمای بالا می باشند. افزودن وانادیم مقاومت حرارتی فولاد را افزایش میدهد ولی اساساً وانادیم جهت افزایش مقاومت به سایش به این فولادها اضافه می شود.

فولادهای گرمکار به دوگروه عمده تقسیم می شوند. عنصر اصلی گروه اول مولیبدن و گروه دوم تنگستن است.

فولادهای مولیبدن دار معمولاً چقرمگی و مقاومت به شوک حرارتی بهتری نسبت به گروه تنگستن دار از خود نشان می دهند. به همین دلیل می توانید با آب سرد شوند(این عمل باعث ایجاد شوک حرارتی میشود) از این دسته بیشتر برای فولاد ابزار گرمکار استفاده می شود.

فولادهای تنگستن دار مقاومت به نرم شدن وخستگی حرارتی بهتری از خود نشان میدهند اما به خاطر چقرمگی پایین، کاربردهای آنها خاص و محدود میباشد. ابزار ساخته شده از فولاد گرمکار عموماً بایستی درمدتی طولانی، تنش های مکانیکی شدید همراه باتغییرات تنش های حرارتی را تحمل نماید.

یک فولاد ابزار گرمکار چه ویژگی‌هایی دارد؟ | خواص فولاد گرمکار

فولاد گرمکار برای ساخت ابزار شکل دهی گرم آلیاژهای آهنی و غیر آهنی (ازنوع Non-cutting) در دماهای بیش از 200 درجه سانتی گراد استفاده میگردد. ابزار ساخته شده عموماً بایستی در مدتی طولانی، تنش های مکانیکی شدید همراه باتغییرات تنش های حرارتی را تحمل نمایند.

خواص کلی و الزامی برای یک ابزار فولاد گرمکار عبارتنداز:

  •  مقاومت به بازگشت بسیار زیاد
  •  استحکام کششی گرم بسیار زیاد
  •  مقاومت به ضربه گرم بسیار زیاد
  •  مقاومت به سایش بسیار زیاد
  •  مقاومت به شوک های حرارتی بسیار زیاد
فولاد گرمکار
عملیات تولید فولاد گرمکار

ترکیب شیمیایی فولاد ابزار گرمکار

ترکیب شیمیایی فولاد ابزار گرمکار تولید شده با آلیاژهای مختلف:

ترکیب شیمیائی ( درصد )

نام فولاد
 

Co

 

V

 

Ni

 

Mo

 

Cr

 

Mn

 

Si

 

C

 

 

 

–

 

–

 

–

 

0.15-0.25

 

1.8-2.1

 

1.3-1.6

 

0.20-0.40

 

0.35-0.45

 

IASC2311

 

–

 

–

 

–

 

0.15-0.25

 

1.8-2

 

1.4-1.6

 

0.35-0.50

 

0.35-0.45

 

IASC2312

 

–

 

–

 

–

 

0.3-0.4

 

2.3-2.6

 

0.2-0.4

 

0.20-0.40

 

0.16-0.23

 

IASC2313

 

–

 

0.25-0.50

 

–

 

1.10-1.40

 

4.8-5.5

 

0.3-0.5

 

0.90-1.20

 

0.36-0.42

 

IASC2343

 

–

 

0.90-1.10

 

–

 

1.20-1.50

 

4.8-5.5

 

0.3-0.5

 

0.90-1.20

 

0.37-0.43

 

IASC2344

 

–

 

1.30-1.50

 

–

 

1.30-1.50

 

7.3-7.8

 

0.35-0.45

 

0.70-0.90

 

0.45-0.50

 

IASC2360

 

–

 

0.40-0.70

 

–

 

2.6-3

 

2.7-3.2

 

0.15-0.45

 

0.10-0.40

 

0.28-0.35

 

IASC2365

 

–

 

0.40-0.70

 

–

 

2.7-3.3

 

4.7-5.2

 

0.3-0.6

 

0.30-0.50

 

0.35-0.40

 

IASC2367

 

8.5-10

 

–

 

17-19

 

4.5-5.2

 

<  0.25

 

< 0.15

 

< 0.10

 

< 0.003

 

IASC2709

 

–

 

0.07-0.12

 

1.5-1.8

 

0.25-0.35

 

0.6-0.8

 

0.65-0.95

 

0.10-0.40

 

0.50-0.60

 

IASC2713

 

–

 

0.07-0.12

 

1.5-1.8

 

0.45-0.55

 

1-1.2

 

0.65-0.95

 

0.10-0.40

 

0.50-0.60

 

IASC2714

 

–

 

0.25-0.32

 

2.3-2.6

 

0.50-0.70

 

0.6-0.9

 

0.2-0.4

 

0.30-0.50

 

0.24-0.32

 

IASC2740

 

–

 

0.15-0.20

 

4.2-4.7

 

1.15-1.25

 

0.3-0.5

 

0.2-0.4

 

0.15-0.35

 

0.24-0.31

 

IASC2747

 

–

 

–

 

3.8-4.3

 

0.15-0.35

 

1.2-1.5

 

0.15-0.45

 

0.10-0.40

 

0.40-0.50

 

IASC2767

 

8

 

–

 

12

 

8

 

–

 

–

 

–

 

0.02

 

IASC2799

 

–

 

–

 

0.6-0.8

 

0.15-0.25

 

1.7-1.8

 

1.2-1.4

 

0.28-0.40

 

0.30-0.35

 

IASC718A

 

بهره مندی کافی و رضایت بخش از ابزار، بستگی به کیفیت فولاد اولیه، روش ساخت، عملیات سختکاری، انتخاب صحیح و متناسب فولاد، طراحی هندسی مناسب، انتخاب سختی مناسب باشرایط سرویس دهی و بالاخره استفاده ونگهداری اصولی ابزار دارد.

آلوم طرح
انواع فولاد در اندازه و آلیاژهای مختلف

به دلیل تنوع عناصر شیمیائی در فولاد گرمکار IASC، با انتخاب صحیح، می توان تمام خواص اساسی و مهم را به طور همزمان از ابزار ساخته شده انتظار داشت.

کاربرد فولاد گرمکار

فولاد ابزار گرمکار IASC  برای ساخت ابزار واجزاء مختلف مصرفی در فرآیندهای ذیل قابل استفاده اند:

انتخاب صحیح فولاد و سختی متناسب با شرایط مورد نظر

سختی توصیه شده برای اجزای ماشین های ریخته گری تحت فشار مس و آلیاژهای آن HB400-350 است. اما برای ریخته گری تحت فشار آلومینیوم و آلیاژهای آن، روی/ قلع و آلیاژهای سرب سختی های بالاتری توصیه می شود که به عنوان مثال در ذیل آورده شده است:

درج‌ها                                  375-430 HB

هسته ها                              375-425 HB

نازل , پخش کننده و اجکتور        410-HB 455

اجزاء ماشین های اکستروژن فلزات تقریباً درچهار دسته تفکیک میشوند که سختی اجزاء هردسته، بستگی به شرایط کاری آن و فولاد انتخابی دارد. صرف نظر از نوع فولاد انتخابی ( درگروه فولاد ابزار گرمکار ) سختی توصیه شده برای هردسته از اجزای ماشین اکستروژن در ذیل به صورت اشاره ای آورده شده است:

  1. اجزائی از ماشین اکستروژن که تحت سایش هم هستند مثل دیسک های صاف کننده، دیسک های فشار و قالب های اکستروژن صرف نظر از اینکه برای اکستروژن فولاد یا فلزات سبک یا سرب و روی بکار روند بایستی دارای سختی 42-49 RC  باشند.
  2. برای rams و ram noses سختی 46-52 RC   پیشنهاد میشود.
  3. برای اجزاء محفظه اکستروژن ( برای مثال در یک محفظه سه لایه ای ) سختی intermediate liner   و inner liners  چنانچه برای اکستروژن آلیاژهای سرب و روی بکار میرود 355-410 HB و چنانچه برای اکستروژن سایر فلزات و از جمله فولاد استفاده میشود 385-440 HB   پیشنهاد میشود. برای sleeve  چنین محفظه ای سختی 300-350 HB   کفایت می کند.
  4. برای اکثر اجزاء کمکی و فرعی ماشین های اکستروژن میتوان از IASC2714   باسختی 360-420 HB استفاده نمود.

تعیین دامنه سختی مناسب برای ابزار مصرفی در ماشین های فورج به دلیل تنوع شدید روش های فورج در این جا امکان پذیر نیست. لیکن انتخاب نهائی فولاد و تعیین سختی ابزار مستلزم دانش و تجربه کافی و شناخت فرآیند فورج میباشد.

ویژگی های فولاد گرمکار IASC2344

فولاد IASC2344  دارای خواص کششی گرم عالی است، مقاومت به سایش گرم بالایی دارد. سختی کافی و مقاومت به ترک های گرم دارد. در حین کار میتوان با آب ملایم ابزار را سرد کرد. مناسب برای نیتراسیون سطحی است. ( چسبندگی مواد مورد عملیات به ابزار نیتریده شده خیلی کم است )

کاربردهای فولاد گرمکار

قالب ها و ابزار گرمکار با وظیفه سنگین ، هندریل ها، قالب ها و محفظه های اکستروژن لوله ها و میله های آلیاژهای فلزات سبک، اکستروژن گرم، ابزار و قالب تولید احجام فلزی ، پیچ ها ، پرچ ها و مهره ها ، تجهیزات ریخته گری تحت فشار ، قالب های فورمینگ ، تیغه های برش گرم ، قالب های پلاستیک، غلتک های شیارکوبی ، ابزار برای hot stamping  ، punching ، shearing  trimming و beanding

کارگرم(فورجینگ):  1100-900 درجه سانتیگراد / سردشدن آهسته در کوره یا مواد عایق حرارت

عملیات حرارتی فولاد گرمکار

آلوم طرح
فولاد گرمکار

آنیل:   750-800 درجه سانتیگراد / سردشدن کنترل شده در کوره با سرعت 15  درجه سانتی گراد برساعت معادل است با حدود 600 درجه سانتی گراد و از آن پس در هوا سرد شود. سختی حاصله حداکثر 230 HB است.

تنش زدائی:  600-650 /2hr  درجه سانتی گراد  نگهداری / سردشدن آهسته تا 550 درجه سانتیگراد سپس در هوای آزاد / پس از ماشینکاری سنگین و یا در مورد ماشینکاری اشکال پیچیده تنش زدائی توصیه میشود.

سختکاری: 1080-1000 درجه سانتیگراد / پس از همرنگی 15-30 min  نگهداری / کوئنچ در اتمسفر یا هوای در چرخش، دمش هوا یا خلاء ، مارتمپرینگ در حوضچه 550-200 درجه سانتیگراد به مدت یک تا 100 دقیقه سپس سرد شدن در هوا، روغن / دمای پایان کوئنچ در همه محیطها 100-50 درجه سانتیگراد / شارژ کوره 150-100 درجه سانتیگراد و نگهداری کافی برای انجام استحاله در مغز ( بویژه قطعات ضخیم)

بازگشت: بلافاصله پس از سختکاری بازگشت داده شود / زمان بازگشت یک ساعت برای هر 20mm  ضخامت قطعه اما حداقل 2 ساعت / سردکردن در هوا. دوبار بازگشت پیشنهاد می شود.

بازگشت سوم برای تنش زدائی پیشنهاد میشود / بازگشت اول با هدف سختی ثانویه و بازگشت دوم با هدف سختی کاربردی انجام میشود و بازگشت سوم 50-30 درجه سانتیگراد کمتر از بیشترین دمای تمپرهای قبلی.

نیتریده کردن: ابزارها و قالب هایی که از این فولاد ساخته میشوند را میتوان با حمام نمک یاگاز، نیتریده کرد.

شرایط کاربرد: توصیه میشود ابزارهای گرمکار قبل از استفاده در دمای 300-250 درجه سانتیگراد پیش گرم گردد.

جوشکاری تعمیری: در این فولاد نیز مانند سایر فولاد های گرمکار ایجاد ترک درهنگام جوشکاری وجود دارد، اگر عملیات جوشکاری مورد نیاز باشد باید دستورات زیر حتماً رعایت شود.

1. پیش گرم کردن ابزار در دمای 400-200 درجه سانتیگراد

2. بازگشت دادن مجدد ابزار پس از جوشکاری برای حصول سختی موردنظر

الکترود FoxWKZ50 یا FoxWA20 و BOHLER FoxWA12 به عنوان قلم جوش برای جوشکاری قوس الکتریک وبرای جوشکاری گازی، سیم بدون روکش BOHLER WA12-1G توصیه میشود.

قابلیت براده برداری: ماشینکاری باید در حالت آنیل نرم انجام شود.

فلز سخت BOHLERIT برای برش توصیه می شود (به توصیه های ماشینکاری توجه شود) براده برداری این فولاد به وسیله فولادهای تندبر نیز میسر است.

ماشینکاری فولاد گرمکار

تراش

ابزار پیشنهادی تیغه های نوک کاربیدی قابل تعویض، زاویه براده برداری مثبت(عمر ابزار حدود 15 دقیقه) میباشد. در جدول زیر میتوانید تنظیمات متناسب با عمق برش را مشاهده فرمایید:

 

 

سرعت برش

m/min

 

نوع

BOHLERIT

 

نرخ باربرداری (s)

(mm/rev)

 

عمق برش a

(mm)

 

270-180

 

SB10,SB05

 

0.1-0.3

 

1-4

 

180-115

 

SB10,SB20

 

0.3-0.6

 

4-8

 

115-65

 

SB20,SB30,EB20

 

0.6-1.2

 

8<

 

فرزکاری

ابزار پیشنهادی تیغه فرز پیشانی تراش (با تیغه قابل تعویض) میباشد. در جدول زیر میتوانید تنظیمات متناسب با عمق برش را مشاهده فرمایید:

 

 

سرعت برشV

m/min

 

نوع

BOHLERIT

 

نرخ باربرداری(s)

(mm/rev)

 

عمق برش a

(mm)

 

120-75

 

SBF

 

To 0.2

 

1-2

 

75-45

 

SBF

 

0.2-0.4

 

2-6

 

سوراخکاری

در سوراخکاری فولاد ابزار گرمکار زاویه نوک آزاد است. سردکاری با امولسیون انجام شود.

 

سرعت برشV

m/min

 

نوع

BOHLERIT

 

نرخ باربرداری(s)

(mm/rev)

 

عمق برشa

(mm)

 

50-35

 

HB10

 

0.02-0.05

 

3-8

 

 

 

 

 

0.05-0.12

 

8-20

 

 

 

 

 

0.12-0.18

 

20-60

 

خواص فیزیکی فولاد گرمکار

در جدول های زیر میتوانید خواص فیزیکی فولاد گرمکار از جمله چگالی، مدول الاستیسیته، مقاومت ویژه الکتریکی، هدایت حرارت و انبساط حرارتی را مشاهده کنید.

خاصیت (واحد)مقدار دردمای محیط
 

چگالی  (3g/cm)

 

7.8

 

مدول الاستیسیته (103N/mm2)

 

213

 

مقاومت ویژه الکتریکی(Cm.10-4.Ω)

 

0.30

 

 

دما 

 

20

 

350

 

700

 

هدایت حرارت(W/m.k)

 

36

 

38

 

350

 

 

 

محدوده دما

 

20-100

 

20-200

 

20-300

 

20-400

 

20-500

 

20-600

 

انبساط حرارتی  10-6m/m

 

11.0

 

12.5

 

12.7

 

13.3

 

14.00

 

14.1

 

انتخاب دمای آستانه در دامنه 1030-1080 بستگی به شرایط کاربرد محصول دارد. انتخاب دماهای بالا در این دامنه ، باعث دستیابی به سختی و استحکام گرم بیشتر در محصول اما چقرمگی کمتر خواهد شد که چنین محصولی برای کاربری های تحت سایش مناسبتر است. (مثالی از این کاربرد غلتک های پایانی نورد فلزات غیرآهنی است که دمای فلز در حال نورد کم شده و استحکام زیاد و مقاومت به سایش زیاد و مقاومت به سایش زیاد را بطور همزمان در غلتک طلب میکند.)

برعکس انتخاب دماهای پایین در دامنه مذکور باعث ایجاد چقرمگی زیاد همراه با استحکام و مقاومت به سایش گرم کمتر از حالت قبلی در محصول می شود. چنین محصولی برای کاربری های تحت ضربه مثل روش فورج چکشی مناسبتر است.

به منظور کاهش ریسک عملیات (بروز ترک خوردگی و سایر عیوب) و افزایش ضریب موفقیت لازم است سختکاری این فولاد به کارگاه هایی سپرده شود که دارای :

  • دانش فنی لازم
  • تجربه کافی
  • تجهیزات قابل کنترل باشند.

همچنینجزییات سیکل سختکاری و تمپر به شرایط کارگاهی و تجهیزات و بویژه کاربرد نیز بستگی دارد.

امتیاز بدهید

نوشته‌های مرتبط

پیمایش به بالا