1 (6) Työkaluteräksen kriittiset ominaisuudet Ohjeanalyysi % Toimitustila C 1,4 Si 0,4 Mn 0,4 Cr 4,7 Mo 3,5 pehmeäksihehkutettu noin 230 HB V 3,7 Työkalun suorituskyvyn kannalta käyttökohteeseen soveltuva kovuus hyvä kulumiskestävyys hyvä sitkeys estämään työkalun ennenaikainen rikkoutuminen Hyvä kulumiskestävyys yhdistetään usein heikkoon sitkeyteen ja päinvastoin. Monissa kohteissa vaaditaan kuitenkin samanaikaisesti sekä hyvää kulumiskestävyyttä että sitkeyttä. Uddeholm Vanadis 4 Extra on pulverimetallurgisesti valmistettu kylmätyöteräs, jossa yhdistyvät sekä erinomainen kulumiskestävyys että sitkeys. Työkalun valmistuksen kannalta työstettävyys lämpökäsiteltävyys mitanpitävyys lämpökäsittelyssä Kun työkalu valmistetaan runsasseosteisesta työkaluteräksestä, työstö ja lämpökäsittely ovat yleensä haasteellisempia kuin matalaseosteisilla teräksillä. Myös kustannukset saattavat nousta. Erittäin tarkoin tasapainotetun seostuksen ja pulverimetallurgisen valmistusprosessin ansiosta Uddeholm Vanadis 4 Extra teräksen lastuttavuusominaisuudet ovat paremmat kuin AISI D2 teräksellä. Uddeholm Vanadis 4 Extra teräksen suurena etuna on muita kylmätyöteräksiä parempi mitanpitävyys lämpökäsittelyssä. Tästä syystä Uddeholm Vanadis 4 Extra teräs soveltuu esimerkiksi pinnoitettavaksi CVD:llä. Yleistä Uddeholm Vanadis 4 Extra on kromi/molybdeeni/vanadiini -seosteinen teräs, jolla on: erittäin hyvä sitkeys hyvä abrasiivinen/adhesiivinen kulumiskestävyys hyvä puristuslujuus hyvä mitanpitävyys lämpökäsittelyssä ja tuotannossa erittäin hyvä läpikarkenevuus hyvä päästönkestävyys hyvä työstettävyys ja hiottavuus. Värimerkintä Käyttökohteet vihreä/valkoinen, musta poikkiviiva Uddeholm Vanadis 4 Extra soveltuu etenkin sellaisiin kohteisiin, joissa vauriomekanismeina ovat adhesiivinen kuluminen ja/tai lohkeilu, esim. pehmeiden/tarttuvien materiaalien työstö (esim. austeniittinen ruostumaton teräs, hiiliteräs, kupari, alumiini) paksujen materiaalien työstö lujien materiaalien työstö. Teräs sopii myös erikoislujien teräslevyjen meistoon ja muovaukseen, missä työkalu teräkseltä vaaditaan erittäin hyvää abrasiivista kulumiskestävyyttä ja sitkeyttä. Esim. meisto ja muovaus hienomeisto kylmäpursotus pulveripuristus syväveto terät pinnoitteen perusaineeksi. Ominaisuudet Fysikaaliset ominaisuudet Karkaistu ja päästetty 60 HRC kovuuteen. Lämpötila 20 o C 200 o C 400 o C Tiheys kg/m 3 7 700 Kimmomoduuli N/mm 2 206 000 200 000 185 000 Lämpölaajenemiskerroin per o C, 20 o C -> Lämmönjohtavuus W/m o C 10,9 x 10-6 11,7 x 10-6 30 30 Ominaislämpö J/kg o C 460
2 (6) Iskusitkeys Ohjeellinen iskusitkeys huoneenlämpötilassa on esitetty kovuuden funktiona alla olevassa kuvassa. Koesauva on otettu ø 105 mm kangen keskeltä ja koestettu poikittaissuunnassa. Koesauvan koko: 7 x 10 x 55 mm, loveamaton Karkaisu: 940...1150 C:ssa 30 min, yli 1100 C 15 min, sammutettu ilmassa. Päästö 2 x 2 h 525 570 C. KOVUUSERO Uddeholm Vanadis 4 Extra teräksen sitkeys eri kovuuksilla AISI D2:een verrattuna Sammutusaineet alipaine (sammutuskaasu ylipaineella) kuumakylpykarkaisu tai leijupatja 500 550 C kuumakylpykarkaisu tai leijupatja 200 350 C Huom. 1: Päästä työkalu heti kun lämpötila on laskenut 50 70 C:seen. Huom. 2: Nopea jäähdytys tuottaa parhaat ominaisuudet. Liian nopea jäähdytys saattaa kuitenkin aiheuttaa suuria muodonmuutoksia. Huom. 3: Kuumakylpykarkaisun jälkeen työkalu on jäähdytettävä paineilmalla, jos seinämävahvuus on yli 70 mm. Kovuus ja jäännösausteniitti austenitointilämpötilan funktiona Lämpökäsittely Pehmeäksihehkutus Suojaa teräs hiilenkadolta ja läpikuumenna 900 C:seen. Jäähdytä tämän jälkeen uunissa 10 C/h 750 C:seen ja sen jälkeen vapaasti ilmassa. Jännitystenpoistohehkutus Päästö Valitse päästölämpötila käyrästöstä halutun kovuuden mukaan. Päästä kaksi kertaa ja jäähdytä päästöjen välillä huoneenlämpötilaan. Alhaisin päästölämpötila on 525 C. Pitoaika päästölämpötilassa on vähintään 2 h. Päästö alle 525 C:n lämpötilassa heikentää sitkeyttä ja tuottaa runsaasti jäännösausteniittia. Päästökäyrästö Läpikuumenna työkalu rouhintatyöstön jälkeen 650 C: seen, pitoaika 2 h. Jäähdytä hitaasti 500 C:seen ja sen jälkeen vapaasti ilmassa. Karkaisu Esikuumennuslämpötila: 600 700 C Austenitointilämpötila: 940 1150 C, yleensä 1020 C. Yli 70 mm seinämävahvuus 1060 C. Pitoaika: 30 min max. 1100 C:ssa, 15 min yli 1100 C:ssa Huom! Pitoaika = aika karkaisulämpötilassa sen jälkeen, kun työkalu on täysin läpikuumentunut. Suositusta lyhyempi pitoaika johtaa kovuuden heikkenemiseen. Suojaa työkalu hiilenkadolta ja hapettumiselta karkaisun aikana.
3 (6) Pintakäsittely Tietyt kylmätyöteräkset pinnoitetaan kitkan pienentämiseksi ja kulumiskestävyyden parantamiseksi. Yleisimmät menetelmät ovat typetys ja kulutustakestävä pinnoitus, esim. PVD ja CVD. Suuren kovuuden, sitkeyden ja mitanpitävyyden ansiosta Uddeholm Vanadis 4 Extra sopii erinomaisesti erityyppisten pinnotteiden perusaineeksi. Typetys Typetyksellä saadaan aikaan kova pintakerros, joka kestää kulumista ja eroosiota. Uddeholm Vanadis 4 Extra päästetään yleensä korkeassa lämpötilassa n. 525 C:ssa. Tästä syystä typetyslämpötila ei saa ylittää 500 525 C. Paras tapa on suorittaa plasmatypetys päästölämpötilaa alemmassa lämpötilassa. Pintakovuus typetyksen jälkeen on n. 1150 HV 0,2 kg. Typetetyn kerroksen paksuus määräytyy käyttökohteen mukaan. CCT-piirros ja TTT-piirros seuraavalla sivulla Mittamuutokset karkaisussa ja päästössä Mittamuutokset on mitattu karkaisun ja päästön jälkeen. Austenitointi: 1020 C/30 min, jäähdytys alipaineella 1,1 C/s 800 500 C välillä. Päästö: 2 x 2 h eri lämpötiloissa Koekappale: 80 x 80 x 80 mm PVD PVD-menetelmällä saadaan aikaan kulumista kestävä pinnoite 200 500 C:ssa. CVD CVD-menetelmällä kulumista kestävä pinnoite saadaan n. 1000 C:n lämpötilassa. Työkalut tulisi karkaista ja päästää alipaineuunissa pintakäsittelyn jälkeen. Pituuden, leveyden ja paksuuden mittamuutokset karkaisun ja päästön jälkeen Pakkaskarkaisu Työkalut, joissa vaaditaan erittäin hyvää mitanpitävyyttä, voidaan pakkaskarkaista. Pakkaskarkaisu suoritetaan välittömästi sammutuksen jälkeen 70... 80 C:ssa. Pitoaika 3 4 h. Sen jälkeen työkalu päästetään. Päästö tehdään 25 C alhaisemmassa lämpötilassa, jotta haluttu kovuus saavutetaan. Kappaleessa tulee vältää monimutkaisia muotoja halkeamisriskin takia.
4 (6) CCT-piirros TTT-piirros
5 (6) Lastuttavuus Poraus Pikateräskierukkaporat Poran halkaisija mm V c Syöttö f mm/kierros 5 5 10 10 15 15 20 0,05 0,15 0,15 0,25 0,25 0,30 0,30 0,35 * Pinnoitetulle pikateräsporalle V c = 22 24 KOVAMETALLIPORAT Lastuamisohjeet Alla olevat lastuamisarvosuositukset ovat ohjeellisia ja ne on sopeutettava kulloinkin vallitseviin olosuhteisiin. Taulukoissa annetut suositukset koskevat Uddeholm Vanadis 4 Extra terästä pehmeäksihehkutetussa tilassa, kovuus n. 230 HB. Sorvaus Alla olevassa kuvassa on vertailtu AISI D2:n, PM 23:n ja Uddeholm Vanadis 4 Extra teräksen suhteellisia työstöominaisuuksia. Sorvaus pikateräksellä, hienosorvaus Sorvaus kovametallilla Karkeasorvaus Hienosorvaus V c 120 170 170 220 15 20 Syöttö f mm/kierros 0,2 0,4 0,05 0,2 0,05 0,3 Lastuamissyvyys a p mm 2 4 0,5 2 0,5 3 Työstöryhmä ISO K20*, P20* K15*, P15* Kääntöterä Poratyyppi Kovametallipora Juotettu kovametallipora 1) V c 140 160 80 100 50 60 Syöttö f mm/kierros 0,05 0,15 2) 0,10 0,25 2) 0,15 0,25 2) 1) Porat, joissa on sisäpuoliset jäähdytyskanavat ja juotetut kovametalliterät 2) Riippuen poran halkaisijasta Jyrsintä TASO- JA KULMAJYRSINTÄ Karkeajyrsintä Jyrsintä kovametallilla Hienojyrsintä V c 110 150 150 200 Syöttö f z mm/hammas 0,2 0,4 0,1 0,2 Lastuamissyvyys a p mm 2 4 2 Työstöryhmä ISO K20, P20 pinnoitettu kovametalli* K15, P15 pinnoitettu kovametalli* * Käytä kulutusta kestävää PVD-pinnoitettua kovametallia * Käytä kulutusta kestävää CVD-pinnoitettua kovametallia
6 (6) TAPPIJYRSINTÄ Kovametallikääntöterä Vc Jyrsintyyppi Täyskovametalli Pikateräs 1) 60 80 110 160 8 12 Syöttö f z mm/hammas 0,03 0,20 2) 0,08 0,20 2) 0,05 0,35 2) Työstöryhmä ISO K15 3) 1) Pinnoitetulle pikateräsjyrsimelle V C = 18 24 2) Riippuen radiaalisesta lastuamissyvyydestä ja jyrsimen halkaisijasta 3) Käytä kulutusta kestävää CVD-pinnoitettua kovametallia Kylmätyöterästen vertailu Ominaisuudet ja vauriomekanismien kestävyys