UDDEHOLM VANCRON 40 SUPERCLEAN

Transkript

1 UDDEHOLM VANCRON 40 SUPERCLEAN

2 UDDEHOLMS AB Ingen del av denna publikation får reproduceras eller överföras i kommersiellt syfte utan tillstånd från upphovsrättsinnehavaren. Uppgifterna i denna trycksak bygger på vårt nuvarande kunnande och är avsedda att ge allmän information om våra produkter och deras användningsområden. De får således inte anses utgöra någon garanti för att de beskrivna produkterna har vissa egenskaper eller är lämpliga för speciella ändamål. Klassificerat enligt EU-direktiv 1999/45/EC. För ytterligare information se våra Materialsäkerhetsdatablad. Utgåva 3, revierad Senast uppdaterade utgåva av denna broschyr är den engelska version som alltid finns publicerad på vår webbplats, SS-EN ISO 9001 SS-EN ISO 14001

3 Kritiska egenskaper hos verktygsstål För många kallarbetsapplikationer används ytbeläggning av verktygen för att förhindra påkletningar och adhesiv nötning. Dessutom är det viktigt för verktygets funktion att ha rätt hårdhet samt tillräcklig seghet och duktilitet för att förhindra urflisningar och sprickor. Uddeholm Vancron 40 SuperClean är ett nitrerat pulverstål som erbjuder en utmärkt kombination av god beständighet mot påkletningar samt adhesiv nötning. Verktygstillverkning Följande egenskaper är viktiga vid verktygstillverkningen: skärbarhet värmebehandling slipbarhet dimensionsstabilitet vid värmebehandling ytbeläggning Vid verktygstillverkning av höglegerade verktygsstål är maskinbearbetning och värmebehandling ofta mer krävande än för låglegerade stål. Detta kan resultera i högre tillverkningskostnader. Genom pulvertillverkningen kan Uddeholm Vancron 40 SuperClean erbjuda en bättre skärbarhet än konventionellt tillverkade höglegerade kallarbetsstål. Dimensionsstabiliteten vid värmebehandling av Uddeholm Vancron 40 SuperClean är bra och jämnare än för konventionella höglegerade stål. Uddeholm Vancron 40 SuperClean är framtaget för att användas utan ytbeläggning och innehåller en hög andel vanadinnitrider i grundmassan, vilka minskar friktionen mot arbetsmaterialet. Användningsområden Uddeholm Vancron 40 SuperClean är ett kallarbetsstål med utmärkta egenskaper mot påkletningar och adhesiv nötning. Det kan alltså användas för krävande verktygsapplikationer där normalt ytbelagda verktyg används. Arbetsmaterialen i dessa applikationer är ofta mjuka, kletande material som austenitiska och ferritiska rostfria stål, lågkolhaltiga stål, koppar, aluminium etc. Uddeholm Vancron 40 SuperClean skall användas i kallarbetsapplikationer där de dominerande skademekanismerna på verktygen är adhesiv nötning eller påkletningar. VANLIGA APPLIKATIONER stansning och formning kallextrusion djupdragning pulverpressning som alternativ till hårdmetall eller ytbeläggning för att förhindra påkletning Allmänt Uddeholm Vancron 40 SuperClean är ett Cr-Mo-W-V-N- legerat kallarbetsstål med följande egenskaper: mycket hög adhesiv nötningsbeständighet mycket högt motstånd mot påkletning gott motstånd mot urflisning och sprickbildning hög tryckhållfasthet god härdbarhet god dimensionsstabilitet vid värmebehandling god anlöpningsbeständighet goda trådgnistningsegenskaper Rikt- C N Si Mn Cr Mo W V analys % 1,1 1,8 0,5 0,4 4,5 3,2 3,7 8,5 Leveranstillstånd Mjukglödgat till ca. 300 HB Färgmärkning Guld/mörkblå 3

4 Egenskaper Fysikaliska data Härdat och anlöpt till 61 HRC. Motstånd mot urflisning Oanvisad slagseghet för Uddeholm Vanadis 23 SuperClean, Uddeholm Vancron 40 Super- Clean, Uddeholm Vanadis 10 SuperClean och AISI D2 visas i nedanstående figur. Slagseghet, J 4 Temperatur 20 C 200 C 400 C Densitet kg/m Elasticitetsmodul MPa Längdutvidgningskoefficient per C från 20 C 11,1 x ,9 x 10 6 Värmeledningförmåga W/m C 21 ±2 25 ±0,5 Specifik värme J/kg C 460 Tryckhållfasthet Ungefärliga värden för trycksträckgräns och hårdhet visas i nedanstående tabell. Hårdhet HRC Tryckhållfasthet Rc0,2 (MPa) HRC VANADIS 23 VANCRON 40 VANADIS 10 AISI D2 SUPERCLEAN SUPERCLEAN SUPERCLEAN Värmebehandling Mjukglödgning Skydda stålet och genomvärm till 900 C, låt sedan stålet svalna i ugn med 10 C per timme till 650 C och därefter fritt i luft. Avspänningsglödgning Efter grovbearbetning skall verktyget genomvärmas till C. Hålltid 2 timmar. Låt svalna långsamt till 500 C och därefter fritt i luft. Härdning Härdbarheten för Uddeholm Vancron 40 SuperClean motsvarar den för Uddeholm Vanadis 23 SuperClean, d v s god härdbarhet vid kylning i saltbad eller gaskylning i vakuumugn. Förvärmning i två steg: C samt C. Austenitiseringstemperatur: C, normalt 1020 C. Hålltid: 30 minuter (10 minuter vid 1100 C och högre). Under härdningen ska verktyget skyddas mot avkolning och oxidation. Avnitrering bör undvikas. För att förhindra förlust av kväve, vilket kan minska ythårdheten, rekommenderas minst 10 mbar och upp till mbar övertryck av kväve under härdning. Alternativt kan arbetsmånen ökas. Uddeholm Vancron 40 SuperClean kan värmebehandlas till olika hårdheter. För att nå mellan HRC varieras härdtemperaturen mellan C. Normal härdtemperatur är 1020 C med 30 minuters hålltid följt av kylning och anlöpning vid 560 C, 3 x 1 timme, vilket ger en hårdhet av HRC. För att undvika att hamna för lågt i hårdhet är det bättre att härda från en något högre härdtemperatur och om hårdheten blir för hög, löpa ner den under anlöpningen till rätt hårdhet. Hårdhet, HRC 68 Anlöpning = 560 C / 3 x 1 timme Austenitiseringstemperatur C

5 CCT-DIAGRAM Austenitiseringstemperatur 1050 C. Hålltid 30 minuter. C Austenitizing temperature 1050 C Holding time 30 min. 900 Ac 1f = 880 C Carbides Karbider Pearlite Perlit Ac 1s = 830 C 600 Cooling Kurva Curve Hardness Hårdhet T No. Nr. HV 10 (sec) sek M s 1 Martensit Bainite Seconds Sekunder Minutes Minuter Timmar Hours Luftkylning av Air cooling of stänger bars, Ø mm mm TTT-DIAGRAM Austenitiseringstemperatur 1050 C. Hålltid 30 minuter. C Carbides Karbider Austenitizing temperature 1050 C Holding time 30 min. Pearlite Perlit Ac 1f = 880 C Ac 1s = 830 C Temp. C Time Tid hours tim. 4,9 1,6 14,1 14,5 Hårdhet Hardn. HV , , Bainite ,5 7, Martensite ,0 20, Seconds Sekunder Minutes Minuter Hours Timmar 5

6 Släckningsmedia Vakuumugn med tillräckligt gasövertryck (2 5 bar) Etappbad eller fluidiserande bädd vid 550 C Gas/cirkulerande luft Anm. 1: Kylningen ska pågå till dess verktyget nått en temperatur av ca 50 C. Därefter ska en omgående anlöpning ske. Anm. 2: För maximal seghet rekommenderas etappbad eller vakuumugn med tillräckligt övertryck. Anm. 3: Djupkylning rekommenderas alltid då en härdtemperatur över 1100 C har använts. För ytterligare information i avsnittet Djupkylning. Anlöpning För kallarbetsapplikationer skall anlöpning ske vid 560 C. Anlöp tre gånger med en timmes hålltid. Mellanliggande kylning till rumstemperatur. Andelen restaustenit blir < 3% efter denna värmebehandling. Dimensionsförändringar Dimensionsförändringar har uppmätts efter härdning och anlöpning. Härdning: Austenitisering mellan C hålltid 30 minuter och anlöpning 3 x 1 timme vid 560 C. Provstavsstorlek: 50 x 50 x 50 mm och 100 x 40 x 20 mm. Dimensionsförändringar: Tillväxt i längd, bredd och tjocklek med +0,04 % till +0,20 %. fyra anlöpningar vid 560 C för att minska andelen restaustenit och säkra dimensionsstabiliteten. Ytbehandling Observera: Uddeholm Vancron 40 SuperClean skall normalt inte ytbeläggas eftersom det har hög kvävehalt och därigenom redan har en form av intern ytbeläggning. Många kallarbetsstål ytbelägges för att minska friktion och nötning. Om ett extremt gott påkletningsmotstånd behövs vid svåra formningsopera-tioner, kan Uddeholm Vancron 40 SuperClean kombineras med en ytbeläggning. Rekommenderad beläggning är PVD med Ti(C, N) eller TiAlN. Nitrering Saltbadsnitrering under kort tid som ger en diffusionszon av 2 20 µm rekommenderas. Detta ger lägre friktion och bättre nötningsbeständighet. Djupkylning Verktyg med höga krav på dimensionsstabilitet vid användning kan djupkylas enligt följande: För de högsta kraven på dimensionsstabilitet rekommenderas djupkylning i flytande kväve efter släckning samt efter varje anlöpning vid 560 C. Vid något lägre krav skall verktyget djupkylas direkt efter släckning till minst -70, hålltid 1 3 timmar, därefter anlöpning 1 timme vid 560 C tre gånger. Djupkylningen resulterar i en minskning av halten restaustenit. För härdtemperaturer, >1100 C, rekommenderas djupkylning följd av Adhesiv nötning. Påkletning. 6

7 PVD PVD (Physical vapour deposition) sker vid temperaturer mellan C. Eftersom Uddeholm Vancron 40 SuperClean högtemperaturanlöps vid 560 C sker ingen dimensionsförändring under PVD-beläggningen. Adhesiv nötning JÄMFÖRANDE TEST AV BAND Verktyg: stans Verktygsdimension: Ø 10 x 40 mm Arbetsmaterial: 18/8 austenitiskt rostfritt stål SS 2331, tjocklek 1 mm. Avnötning, µm Tribologiska egenskaper RESULTAT Uddeholms VANADIS 23 VANADIS 10 VANCRON 40 stål/ SUPERCLEAN SUPERCLEAN SUPERCLEAN Ytbeläggning obelagt obelagt obelagt Antal detaljer > Hårdhet HRC Skde- Fortfarande mekanism Påkletning i drift Uddeholms VANADIS 23 SUPERCLEAN stål/ CVD TiC/ Ytbeläggning Saltbadsnitrering PVD TiN TiN Antal detaljer Hårdhet, HRC 62 Skade- Skadad ytmekanism Påkletning beläggning PM 4V VANCRON 40 SUPERCLEAN Kallformningsverktyg för tillverkning av en detalj i rostfritt stål till pumphus. Foto med tillstånd av Grundfos A/S, Danmark. PM 4V UDDEHOLM VANCRON 40 SUPERCLEAN 7

8 Skärdatarekommendationer Nedanstående skärdata är att betrakta som riktvärden, vilka måste anpassas till rådande lokala förutsättningar. Mer information kan hämtas i Uddeholms broschyr Skärdatarekommendationer. Svarvning Svarvning med hårdmetall Svarvning med snabb- Skärdata- Grov- Fin- stål parameter svarvning svarvning Finsvarvning Skärhastighet (v c ) m/min Matning (f) mm/varv 0,2 0,4 0,05 0,2 0,05 0,3 Skärdjup (a p ) mm 2 4 0,5 2 0,5 3 Hårdmetall- K20* K15* beteckning ISO Belagd Belagd hårdmetall hårdmetall eller cermet * Använd en Al 2 O 3 -belagd hårdmetall Borrning SNABBSTÅLSBORR Fräsning PLAN- OCH HÖRNFRÄSNING Fräsning med hårdmetall Skärdataparameter Grovfräsning Finfräsning Skärhastighet (v c ), m/min Matning (f z ) mm/tand 0,2 0,4 0,1 0,2 Skärdjup (a p ) mm Hårdmetallbeteckning K20* K15* ISO Belagd Belagd hårdmetall hårdmetall eller cermet * Använd en Al 2 O 3 -belagd hårdmetall PINNFRÄSNING Typ av fräs Skärdata- Solid Hårdmetallparameter hårdmetall vändskär Snabbstål Skärhastighet (v c ), m/min ) Matning (f z ) mm/tand 0,01 0,2 2) 0,06 0,2 2) 0,01 0,3 2) Hårdmetallbeteckning ISO K15 3) 1) För belagda snabbstålspinnfräsar v c = m/min. 2) Beroende på radiellt skärdjup och fräsdiameter 3) Använd en Al 2 O 3 -belagd hårdmetall Borrdiameter Skärhastighet, (v c ) Matning, (f) mm m/min. mm/varv * 0,05 0, * 0,10 0, * 0,20 0, * 0,25 0,35 * För belagda snabbstålsborrar v c = m/min. HÅRDMETALLBORR Typ av borr Skärdata- Solid Lödd hårdparameter hårdmetallborr Korthålsborr metallborr 1) Skärhastighet (v c ), m/min Matning, (f) mm/varv 0,05 0,15 2) 0,10 0,25 3) 0,15 0,25 4) 1) Borr med utbytbara eller lödda hårdmetallskär 2) Matningshastighet för borrdiameter mm 3) Matningshastighet för borrdiameter 5 20 mm 4) Matningshastighet för borrdiameter mm Slipning Nedan ges en mycket allmän slipskiverekommendation. För mer detaljerade rekommendationer hänvisas till broschyren Slipning av verktygsstål. Typ av Mjukglödgat Härdat slipoperation tillstånd tillstånd Planslipning rak skiva A 46 HV B151 R50 B3 1) A 46 HV Planslipning (segment) A 36 GV A 46 GV Rundslipning A 60 KV B151 R50 B3 1) A 60 KV Innerslipning A 60 JV B151 R75 B3 1) A 60 IV Profilslipning A 100 IV B126 R100 B6 1) A 100 JV 1) CBN-slipskivor är att rekommendera för dessa användningsområden 8

9 Gnisbearbetning Verktyg tillverkade av Uddeholm Vancron 40 SuperClean kan gnistbearbetas förutsatt att gnistskiktet noggrant avlägsnas. Finslipning och polering samt en extra anlöpning av verktyget vid ca 535 C rekommenderas. På grund av den extremt höga kvävehalten i stålet måste vissa allmänna rekommendationer följas: Effektinställning Grovbearbetning med hög effekt kan resultera i att kväve frigörs från stålet vilket leder till porer i ytan. Tumregel: Gnistbearbetning av Uddeholm Vancron 40 SuperClean bör göras med medelgrov eller fin gnistning med reducerad effekt. Spolning Kvävelegerade PM-stål ställer högre krav på spolningen. Förhållandet On/Off bör hållas: Kort on-tid och längre off-tid. Tumregel: Off-tiden bör vara dubbelt så lång som On-tiden. Om möjligt, spola genom elektroden eller genom hålen i arbetsstycket. Ett dielektrikum med högre viskositet är också att föredra på grund av bättre borttransport av partiklar (kan även ge kortare gnistbearbetningstid och bättre ytfinish). Elektroder För grov gnistbearbetning rekommenderas grafitelektroder, helst av hög kvalitet (liten kornstorlek och/eller kopparimpregnering). Omkastad polaritet kan minska eventuell vidhäftning på elektroden. Använd koppar- eller volframelektroder för fingnistning. När grafitelektroder måste användas vid fingnistning rekommenderas hög kvalitet. Ytterligare information Kontakta närmaste Uddeholmskontor för ytterligare information om val, värmebehandling, användning, leveransformer och leveransutföranden av Uddeholms verktygsstål. Jämförelse av Uddeholms kallarbetsstål Materialegenskaper och motstånd mot skademekanismer Hårdhet/ Motstånd mot Motstånd mot utmattning Motstånd Adhesiv Duktilitet/ Seghet/ mot plastisk Dimensions- Abrasiv nötning/ motstånd mot motstånd mot Uddeholms stål deformation Skärbarhet Slipbarhet stabilitet nötning Påkletning urflisning totalhaveri Konventionellt tillverkade kallarbetsstål ARNE CALMAX CALDIE (ESR) RIGOR SLEIPNER SVERKER 21 SVERKER 3 Pulvermetallurgiskt tillverkade verktygsstål VANADIS 4 EXTRA* VANADIS 6* VANADIS 10* VANCRON 40* Pulvermetallurgiskt tillverkade snabbstål VANADIS 23* VANADIS 30* VANADIS 60* * Uddeholms PM SuperClean-stål 9

10 PILVERMETALLURGISK PROCESS VÄRME- BEHANDLING VALSVERK SMIDESPRESS MASKIN- BEARBETNING LAGER Den pulvermetallurgiska processen Vid den pulvermetallurgiska processen atomiseras en stålsmälta med kvävgas till små droppar som stelnar mycket snabbt med väldigt kort tid för tillväxt av karbiderna. Dessa snabbstelnande korn kompakteras sedan till ett homogent göt vid hög temperatur och högt tryck. Det kompakterade götet valsas eller smids därefter på vanligt sätt till färdig stång med fullständigt homogen struktur och med små jämnt fördelade karbider. Dessa små hårda karbider skyddar verktyget mot slitage men är relativt harmlösa som sprickinitierande defekter. Istället kan stora slaggpartiklar ta över denna roll och den pulvermetallurgiska processen har mot denna bakgrund utvecklats stegvis mot allt renare material. Uddeholm Toolings pulverstål är idag av 3:e generationen och är marknadens renaste PM-stål. VÄRMEBEHANDLING Efter varmbearbetning i smidespress eller valsverk utförs värmebehandling i form av mjukglödgning eller härdning och anlöpning. Mjukglödgning resulterar i låg materialhårdhet, god maskinbearbetbarhet, en lämplig mikrostruktur för härdning och anlöpning av det färdiga verktyget. Härdat och anlöpt material är fördelaktigt för kunden då ingen ytterligare härdning och anlöpning av verktyget behöver göras. Kunden vinner därmed både tid och pengar. MASKINBEARBETNING I vår maskinbearbetning sker ytbearbetning och sågning av materialet för att avlägsna ytdeformationer och glödskal som bildats efter värmebehandling, för att såga bort ändmaterial och för att underlätta ytkontroll och ultraljudsprovning i vår kvalitetskontroll. Maskinbearbetning sker också därför att det spar material och därmed pengar åt kunden. I vår Färdigställning kapas allt material i längder helt enligt kundens önskemål. Från vårt lager går cirka 1 miljon leveranser/år till mer än kunder över hela världen. 10

11 Network of excellence UDDEHOLMs globala närvaro innebär att du alltid kan vara säker på att få samma höga kvalitet var du än befinner dig. Inom Pacificområdet i Asien representeras vi av ASSAB som är Uddeholms exklusiva säljkanal. Tillsammans befäster vi ställningen som världsledande leverantör av verktygsstål.

12 UDDEHOLM / STROKIRK KNAPPEN 1401 UDDEHOLM är världsledande leverantör och tillverkare av verktygsstål. Det är en position vi har nått genom att ständigt bidra till bättre affärer för våra kunder. Genom lång erfarenhet, grundlig forskning och kontinuerlig utveckling av nya produkter är vi väl rustade att lösa alla de problem som kan uppstå. Det är en tuff utmaning, men målsättningen är lika tydlig som alltid att vara bästa affärspartner och förstahandsleverantör. Vi finns över hela världen. Det innebär att du alltid kan vara säker på att få samma höga kvalitet var du än befinner dig. Inom Pacificområdet i Asien representeras vi av ASSAB, som är Uddeholms exklusiva säljkanal. Tillsammans befäster vi ställningen som världsledande leverantör av verktygsstål. Vår globala närvaro gör det enkelt att vara kund hos oss, och det finns alltid en Uddeholm- eller ASSAB-representant nära till hands för rådgivning och support. Det handlar om förtroende, såväl i långvariga samarbeten som vid utveckling av nya produkter. För oss är förtroende något man lever upp till varje dag. Mer information finner du på eller Uddeholms lokala hemsida.