ТЛ;ДР

Избор одговарајућих материјала за штампање АХСС-а захтева фундаментални прелаз од конвенционалних стратегија алата. За напредне челике високе чврстоће (АХСС) које прелазе 590 МПа, стандардни челик за алате Д2 често не успева због недостатне чврстоће и микроструктурних несагласности као што су карбидни стрингери. Консензус у индустрији је да се надогради до Алатни челици од праха (PM) (као што су Ванадис 4Е или ЦПМ 3В), који нуде јединствену структуру зрна способну да издржи велике ударе без раскопа.

Међутим, материјал за субстрат је само половина битке. Да би се борили против екстремног абразивног зноја и огорчења типичног за АХСС, морате спаривати прави ПМ субстрат са напредним површинским премазомобично ПВД (физичко отпадање паре) за прецизно одржавање или TD (termička difuzija) за максималну тврдоћу површине. Успешна стратегија селекције директно корелише чврстоћу тежећих метала од листа са чврстоћом материјала и отпорност на зношење премаза.

Проблем АХСС-а: Зашто конвенционални челићи за алате не успевају

Проширен стаљ високог чврстоће (АХСС) уводе снаге које су експоненцијално веће од оних које се налазе у лаком челику. Док је у благом челику потребан релативно низак контактни притисак, АХСС класе, посебно Двофазни (ДП) и Мартензитни (МС) челици, врши огроман притисак на површини штампе. Ово доводи до брзе загардења материјала од листа током формирања, стварајући сценарио у којем штампани део постаје скоро као тврд као и сам алат.

Примарна тачка неуспеха за конвенционалне челике за хладно радно средство као што је АИСИ Д2 је њихова микроструктура. У традиционалним ливеним челицима, карбиди формирају велике, нерегуларне мреже познате као "стрингери". Када се подвргну удару високих удара од пробијања кроз 980 МПа или 1180 МПа челика, ови стрингери делују као повећавачи стреса, што доводи до катастрофалних шипљење или пуцање ... и не само. За разлику од штампања меког челика, где је зној постепено, АХСС је често изненадан и структурни.

Поред тога, висок контактни притисак ствара значајну топлоту, која деградира стандардне мазива и доводи до галлинг (одешавање лепка). Овде се листови буквално заваривају на површину алата, одвајајући микроскопске комаде матрице. АХСС увид примећује да се за квалитете са чврстоћом на отпору изнад 980 МПа, режим неуспјеха мења од једноставног абразивног зноја до сложених неуспјеха уморности, чиме се стандард Д2 претвара у застарео за велике обимке.

Клас материјала: Д2 у односу на ПМ у односу на карбид

Избор материјала за штампу је компромис између трошкова, чврстоће (отпорност на чиппинг) и отпорности на знос. За АХСС апликације, хијерархија је различита.

Обични челици за алате (Д2, А2)

Д2 остаје база за штампање меких челика због своје ниске цене и пристојне отпорности на знојење. Међутим, његова груба карбидна структура ограничава његову чврстоћу. За АХСС апликације, Д2 је генерално ограничен на прототипирање или ниске количине нижег квалитета АХСС (под 590 МПа). Ако се користи за веће оцене, потребно је често одржавање и често пати од раног изнеморења.

Поровно металлургије (ПМ) челика

Ово је стандард за модерну производњу АХСС-а. ПМ челике се производе атомизацијом раствореног метала у фини прах, а затим га везују под високом топлотом и притиском (Hot Isostatic Pressing). Овај процес ствара јединствену микроструктуру са финим, равномерно распоређеним карбидима. Оцени као Ванадис 4Е , ЦПМ 3В , или К340 обезбеђују високу чврстоћу удара потребну за спречавање скрапљења, док се одржава одлична чврстоћа на компресију. Студија коју је цитирао Произвођач показао је да док су Д2 штампе могле да пропадну након 5.000 циклуса на делу контролне руке, PM челичне штампе су наставиле да раде и након 40.000 циклуса.

Цементисани карбид

За најекстремније апликације, или за специфичне уставке као што су удараци и дугме, цементирани карбид нуди супериорну отпорност на зношење. Међутим, она је изузетно крхка. Иако се отпорје на абразивно зношење боље од било ког челика, склона је да се сруши под ударачким оптерећењима типичним за АХСС сним-троу. Најбоље је резервисати за подручја са високим износом где се управља ударом или за формирање материјала са мањом тражношћу, али абразивним.

Критична улога премаза: ПВД, ЦВД и ТД

Пошто је АХСС толико абразиван, чак ће се и најбољи ПМ челик на крају износити. Покриве су неопходне да би се створила чврста, ниско тркачка баријера која спречава галирање.

Физичко одлагање паре (ПВД) често се преферише за прецизне штампе јер се примењује на нижим температурама, чувајући топлотну обраду субстрата и прецизност димензија. Идеалан је за резање ивица где је критично одржавање оштре геометрије.

Тхермална дифузија (ТД) ствара слој ванадијум карбида који је невероватно тврд (3000+ HV), што га чини златним стандардом за отпорност на галирање у тешким операцијама формирања. Међутим, пошто се процес одвија на аустенитизирајућим температурама, челик за алате делује као извор угљеника и мора се поново оштрити. Ово може довести до димензионалног кретања, што чини ТД ризичним за компоненте са чврстом толеранцијом ако се не управља пажљиво.

Одрга за избор: Успостављање материјала са АХСС степеном

Одлука о томе који материјал треба користити треба да зависи од специфичне чврстоће на истезање листова метала. Како се квалитет материјала повећава, потражња за алатом се помера од једноставне отпорности на зношење до чврстоће удара.

• 590 МПа - 780 МПа: Конвенционални Д2 се може користити за мање запремине, али модификовани челик за хладно рађење (као што је 8% Цр) или основна класа ПМ је сигурнији за дуге трке. Препоручује се ПВД премаз (као што су ТиАЛН или ЦРН) за смањење тријања.
• 980 МПа - 1180 МПа: Ово је прекретница. Д2 је углавном несигуран. Морате користити чврсти ПМ челик (нпр. Ванадис 4 Екстра или еквивалентан). За формирање секција подложних за гарење, ТД премаз је веома ефикасан. За резање ивица, ПВД премаз на ПМ субстрату помаже да се задржа ивица, а истовремено се отпорну на чипинг.
• Више од 1180 MPa (мартензитични/топло штампани): Само најјаче чврстоће ПМ класа или специјализовани матрица високог брзине челика треба користити. Припрема површине је критична, и duplex prevlake (нитрирање праћено ПВД-ом) често се користе за подршку екстремним површинским оптерећењима.

Такође је од кључне важности да се призна да је селекција материјала само један део производње екосистема. За произвођаче који се крећу од прототипа до масовне производње, партнерство са штампера који има опрему за руководство овим материјалима је од виталног значаја. Компаније као што су Шаои Метал Технологија уколико је потребно, производи се у комбинацији са производњом на производњу, а у комбинацији са производњом на производњу, у комбинацији са производњом на производњу.

Најбоље праксе за топлотну обраду и припрему површине

Чак и најскупији ПМ челик са премијером премаза неће успети ако субстрат није правилно припремљен. Обични начин неуспеха је "ефекат јајце-кожуша", где се на меки супстрат наноси тврди премаз. Под притиском, субстрат се уступа, што доводи до пукотине крхког премаза и одвајања.

Да би се то спречило, супстрат мора бити топлотно обрађен до довољно тврдоће (обично 58-62 HRC за ПМ челике) да би се подржао премаз. Трипутна каша често се захтева да се конвертује задржани аустенит и обезбеди стабилност димензија. Осим тога, завршна површина пре премаза није преговарачка. Површина алата мора бити полирана до просечне грубости (Ra) од око 0,2 μm или боље. Сваки траг или огреб који се остави на алату постаје појачање стреса које може изазвати пукотине или угрозити адхезију премаза.

Коначно, стратегии одржавања морају бити прилагођене. Не можете једноставно да мелите слој за оштрење без уклањања слоја. За алате са ПВД премазом, премаз се често мора хемијски скинути, алат оштрити и полирати, а затим поново премазити како би се вратила пуна перформанса. Ова цена животног циклуса мора бити узета у обзир у почетном избору материјала за штампање.

Оптимизација за дугорочну производњу

Прелазак на АХСС захтева холистички приступ алатима. То више није довољно да се ослањамо на "сигурне" изборе из прошлости. Инжењери морају да третирају штампу као композитни систем у коме субстрат обезбеђује структурни интегритет, а премаз обезбеђује триболошке перформансе. Успоређивањем чврстоће ПМ челика са отпорношћу на зношење савремених премаза, произвођачи могу превратити изазов штампања високојаких материјала у доследну, профитабилну операцију. Унапредни трошкови премијерног материјала скоро су увек надокнађени смањењем времена простора и нижим стопама скрапа.

Често постављана питања

1. у вези са Који је најбољи материјал за штампање АХСС-а?

За већину АХСС апликација изнад 590 МПа, ПМ (Пудер Металлурги) челићи за алате као што су Ванадис 4Е, ЦПМ 3В или сличне категорије сматрају се најбољим избором. За разлику од конвенционалног Д2, ПМ челика имају фину, униформену микроструктуру која пружа неопходну чврстоћу да се супротстави чипинг-у, задржавајући високу чврстоћу компресије.

2. Уколико је потребно. Зашто се челик за алате Д2 не успева са АХСС-ом?

Д2 не успева првенствено због своје микроструктуре, која садржи велике "карбидне струне". Када су подложни високом удару и контактним притисцима АХСС штампања, ови стрингерс делују као тачке концентрације напона, што доводи до пукотина и чипса. Д2 такође нема потребну чврстоћу за управљање силама пробијања које генеришу материјали високе чврстоће.

3. Постављање Која је разлика између ПВД и ЦВД премаза за штампање штампа?

Главна разлика је температура примене. ПВД (физичко депоновање парова) се примењује на нижим температурама (~ 500 ° Ц), што спречава омекшање или искривљавање алатног челика. ЦВД (химијска депозија парова) и ТД (термална дифузија) се примењују на много вишим температурама (~ 1000 ° Ц), што ствара јачу металургијску везу и дебљи премаз, али захтева да се алат поново ојача, што представља ризик од димензионалног иск

4. Постављање Када треба користити челик од прашне металургије (ПМ) за штампање?

Требали бисте да пређете на ПМ челик кад год штампате листове метала са чврстоћом на отпорност изнад 590 МПа или за дугорочну производњу материјала мање чврстих где су трошкови одржавања забрињавајући. ПМ челик је такође од суштинског значаја за било коју примену која укључује сложене геометрије штампе у којој је ризик од пукотина висок.