VIKING Werkzeugstahl für das Schneiden und Umformen von stärkerem Schnittgut

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1 K ENNDATEN VON WERKZEUGSTÄHLEN VIKING Werkzeugstahl für das Schneiden und Umformen von stärkerem Schnittgut Überall, wo Werkzeuge hergestellt und verwendet werden

2 Die Angaben in dieser Broschüre basieren auf unserem gegenwärtigen Wissensstand und vermitteln nur allgemeine Informationen über unsere Produkte und deren Anwendungsmöglichkeiten. Sie können nicht als Garantie ausgelegt werden weder für die spezifischen Eigenschaften der beschriebenen Produkte noch für die Eignung für die als Beispiel genannten Anwendungsmöglichkeiten. 2

3 Allgemeines VIKING ist ein hochlegierter, öl-, luft- und vakuumhärtbarer Stahl, charakterisiert durch: Gute Maßbeständigkeit bei der Wärmebehandlung Gute Zerspanbarkeit und Schleifbarkeit Ausgezeichnete Kombination von Zähigkeit und Verschleißfestigkeit Normale Arbeitshärte im Bereich von HRC Gut CVD- und PVD-beschichtbar Anforderungen an das Werkzeug bei schweren Schnitten Beim Schneiden von dickem Blech und Band werden die Schnittkanten sehr hoch belastet. Also muß das Werkzeug in diesem Fall eine hohe Kantenstabilität (Zähigkeit und Druckfestigkeit) besitzen, damit keine Ausbröckelungen auftreten. Gleichzeitig ist jedoch auch eine ausreichend hohe Verschleißfestigkeit erforderlich, um eine wirtschaftliche Produktionsserie zu erzielen. Richtanalyse C Si Mn Cr Mo V % 0,5 1,0 0,5 8,0 1,5 0,5 Lieferzustand Weichgeglüht auf ca. 225 HB Farbkennzeichnung Rot/weiß GEFÜGE Das Gefüge von VIKING besteht nach dem Härten bei 1010 C und zweimaligem Anlassen bei 540 C aus Karbiden, angelassenem Martensit und etwa 1% Restaustenit. Die untenstehende Mikroaufnahme zeigt das Gefüge eines Stabquerschnitts. Schematische Darstellung eines Schnittstempels und einer Matrize im Einsatz. Vergrößerung 800fach Deshalb haben wir einen Stahl entwickelt, der mit 58 HRC eine ausreichend hohe Druck- und Verschleißfestigkeit besitzt. Aufgrund des geringen Primärkarbidanteils hat VIKING eine hervorragende Zähigkeit und Kantenstabilität. Mit 8% Chrom besitzt VIKING eine sehr gute Durchhärtbarkeit und eine relativ gute Korrosionsbeständigkeit. Die Anlaßbeständigkeit und die Maßbeständigkeit bei der Wärmebehandlung machen ihn gut CVD- und PVD-beschichtbar. Anwendungsgebiete Typische Anwendungsgebiete sind: Feinschneiden Scherenmesser Tiefziehen Kaltumformen Stauchbacken Walzen Kaltfließpreßmatrizen mit einer komplizierten Geometrie Werkzeuge für das Ziehen von Rohren. 3

4 Eigenschaften PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN Gehärtet und angelassen auf 58 HRC. Werte bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen. Temperatur 20 C 200 C 400 C Dichte kg/m Wärmeausdehnungskoeffizient pro C ab 20 C 11,6 x ,3 x 10-6 Elastizitätsmodul N/mm Wärmeleitfähigkeit W/m C 26,1 27,1 28,6 Spezifische Wärme J/kg C 460 ZUGFESTIGKEIT Die Angaben über die Zugfestigkeit sind nur als Richtwerte zu betrachten. Alle Proben wurden in der Walzrichtung aus einem runden Stab von 35 mm Durchmesser entnommen. Sie wurden bei 1010 ± 10 C gehärtet, in Öl abgeschreckt und dann zweimal auf die angegebene Härte angelassen Zugfestigkeit Rm N/mm Streckgrenze Rp0,2 N/mm Einschnürung, Z % Bruchdehnung, A5 % DRUCKFESTIGKEIT Die Proben wurden in der gleichen Weise entnommen und gehärtet wie die Proben für die o.a. Zugfestigkeitsangaben Druckfestigkeit Rm N/mm Druckfließgrenze Rp0,2 N/mm Kerbschlagzähigkeit Ungefähre Kerbschlagzähigkeitswerte (Charpy- U). Die Proben wurden in der gleichen Weise entnommen und gehärtet wie die Proben für die o.a. Zugfestigkeitsangaben. Charpy U, Joule C 40 C C Anlaßtemperatur Schnittwerkzeug aus VIKING 4

5 Wärmebehandlung SPANNUNGSARMGLÜHEN Nach der Grobzerspanung soll das Werkzeug auf 650 C durchgewärmt und 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten werden. Die Abkühlung soll bis auf 500 C im Ofen und dann langsam an der Luft erfolgen. WEICHGLÜHEN Die Weichglühtemperatur beträgt 880 C. Um eine Entkohlung der Randschicht zu vermeiden, soll der Stahl in einer dichtschließenden Einsatzkiste mit Gußeisenspänen geglüht werden. Nach dem Durchwärmen auf 880 C soll der Stahl im Ofen um ca. 10 C pro Stunde bis auf 650 C und anschließend frei an der Luft abgekühlt werden. HÄRTEN Vorwärmtemperatur: C Austenitisierungstemperatur: C normalerweise 1010 C. Härte vor dem Temperatur Haltedauer* Anlassen C Minuten ca. HRC * Haltedauer = Zeitspanne des Haltens auf Härtetemperatur, beginnend mit dem Erreichen dieser Temperatur im Kern bis zur Einleitung des Abschreckvorgangs. Schutz gegen Entkohlung Während des Austenitisierens muß der Stahl durch eine der folgenden Maßnahmen gegen Entkohlung und Verzunderung geschützt werden. Erhitzen in einem neutralen Salzbad Einpacken in ausgeglühte Gußeisenspäne, Spezial-Glühkoks oder Papier Schutzatmosphäre Endogas Vakuum. ABSCHRECKMITTEL Bewegte Luft/Atmosphäre Gebläseluft Warmbad mit einer Temperatur von C für Minuten, anschließend Abkühlung an der Luft Anmerkung: Der Abschreckvorgang sollte bei C unterbrochen und das Werkzeug dann sofort angelassen werden. Isothermisches Zeit Temperatur Umwandlungsschaubild Austenitisierungstemperatur 1010 C Temperatur C A + C Ms C P Härte, HB B Sekunden Minuten Stunden Kontinuierliches Zeit Temperatur Umwandlungsschaubild Austenitisierungstemperatur 1010 C Temperatur C A + C C Ac 3 Ac 1 Ms M O Härte in HV Sekunden Minuten Stunden P 5

6 Umwandlungstemperaturen Beim Erhitzen um 100 C pro Stunde beginnt die Umwandlung in Austenit bei ca. 800 C und ist vollendet bei ca. 850 C. Beim Abkühlen um 100 C pro Stunde beginnt die Umwandlung von Austenit bei ca. 820 C und ist vollendet bei ca. 750 C. Einfluß der Austenitisierungstemperatur auf die Härte, die Korngröße und den Restaustenitgehalt Korngröße ASTM Härte Korngröße Restaustenit Restaustenit % C Austenitisierungstemperatur Härtbarkeit Veränderung der Oberflächenhärte in Abhängigkeit vom Querschnitt. Anlaßtemperatur: 180 C ANLASSEN Der Stahl soll langsam und gleichmäßig auf die gewünschte Anlaßtemperatur erhitzt werden. Es sollte zweimal angelassen werden. Die niedrigste Anlaßtemperatur beträgt 180 C. Die Haltedauer beträgt mindestens 2 Stunden. Anlaßdiagramm Einfluß der Anlaßdauer Austenitisierungstemperatur 1030 C 1000 C 970 C Restaustenit % Restaustenit C Anlaßtemperatur (2h + 2h) 62 Öl 68 Austenitisierungstemperatur 1010 C Anlaßtemperatur Warmbad Luft C 400 C mm Dicke C 500 C VIKING härtet durch in allen gebräuchlichen Querschnitten. 1 1,5 2,5 4 6, Stunden Haspeltragarm hergestellt mit einem Schnittwerkzeug aus VIKING. 6

7 FLAMM- UND INDUKTIONSHÄRTEN VIKING ist problemlos flamm- und induktionshärtbar. Um bei diesen Methoden eine sehr gleichmäßige Härte zu erzielen, sollte der Stahl zunächst auf ca. 35 ± 2 HRC vorvergütet werden. Nach dem Flamm- oder Induktionshärten sollte der Stahl bei mindestens 180 C angelassen werden. MAßÄNDERUNGEN NACH ABKÜHLUNG AN DER LUFT Probeplatte 100 x 100 x 25 mm NITRIEREN Durch das Nitrieren entsteht eine harte Randschicht, die vor Verschleiß und Kaltaufschweißungen schützt. Um für Kaltarbeitsanwendungen eine hohe Kantenstabilität zu behalten, empfehlen wir eine dünne Diffusionsschicht (10 50 µm). Dies kann man durch eine Kurzzeit Tenifer-Behandlung oder durch ein spezielles Plasmanitrieren erreichen. Für Warmarbeitsanwendungen werden häufig dickere Nitriertiefen (bis 0,3 mm) mit oder ohne Verbindungsschicht verlangt. Austenitisierungs- Breite Länge Dicke temperatur % % % 970 C Min. 0,01 0,02 +0,04 Max. +0,03 +0,04 +0, C Min. +0,02 +0,02 +0,04 Max. +0,08 +0,09 +0, C Min. +0,01 +0,01 +0,04 Max. +0,12 +0,10 +0,12 MAßÄNDERUNGEN NACH DEM ANLASSEN Maßänderungen % +0,08 +0,04 0 0,04 0, C Anlaßtemperatur Anmerkung: Die Maßänderungen nach dem Härten und nach dem Anlassen sind zu addieren. Folgeschnittwerkzeug für eine Platte. 7

8 Schnittdaten Empfehlungen Die untenstehenden Zerspanbarkeitsdaten sind Richtwerte und müssen den jeweiligen örtlichen Voraussetzungen angepaßt werden. DREHEN Drehen mit Drehen mit Hartmetall Schnell- Schnitt- arbeitsstahl parameter Schruppen Schlichten Schlichten Schnittgeschwindigkeit (v c ) m/min Vorschub (f) mm/u 0,2 0,4 0,05 0,2 0,05 0,3 Schnittiefe (a p ) mm 2 4 0,5 2 0,5 3 Bearbeitungsgruppe ISO P20 P30 P10 beschichtetes beschichtetes Hartmetall Hartmetall oder Cermet BOHREN Spiralbohrer aus Schnellarbeitsstahl Bohrer- Schnittgedurchmesser schwindigkeit (v c ) Vorschub (f) mm m/min. mm/u 5 15* 0,08 0, * 0,20 0, * 0,30 0, * 0,35 0,40 * Für beschichtete Schnellarbeitsstähle v c ~26 m/min. Hartmetallbohrer Bohrertyp Kühlkanal- Schnitt- Wende- Voll- bohrer mit parameter plattenbohrer hartmetall Hartmetall 1) Schnittgeschwindigkeit (v c ) m/min Vorschub (f) mm/u 0,05 0,25 2) 0,10 0,25 2) 0,15 0,25 2) 1) Bohrer mit Kühlkanälen und einer angelöteten Hartmetallschneide 2) Abhängig vom Bohrerdurchmesser. FRÄSEN Pan- und Eckfräsen Fräsen mit Hartmetall Schnittparameter Schruppen Schlichten Schnittgeschwindigkeit (v c ) m/min Vorschub (f z ) mm/zahn 0,2 0,4 0,1 0,2 Schnittiefe (a p ) mm Bearbeitungsgruppe ISO P20 P40 P10 P20 beschichtetes Hartmetall Schaftfräsen beschichtetes Hartmetall oder Cermet Fräsertyp Fräser mit Schnitt- Vollhart- Wende- Schnellparameter metall schneidplatten arbeitsstahl Schnittgeschwindigkeit (v c ) m/min ) Vorschub (f z ) mm/zahn 0,006 0,20 2) 0,06 0,20 2) 0,01 0,35 2) Bearbeitungsgruppe ISO P20 P40 _ beschichtetes Hartmetall 1) Für beschichtete Schaftfräser aus Schnellarbeitsstahl v c ~40 m/min. 2) Abhängig von der Fräsart (Nuten- oder Walzfräsen) und vom Fräserdurchmesser SCHLEIFEN Allgemeine Schleifscheibenempfehlungen sind in der Tabelle zu finden. Weitere Informationen können der Uddeholm-Druckschrift Schleifen von Werkzeugstählen entnommen werden. Schleifverfahren weichgeglüht gehärtet Planschleifen A 46 HV A 46 GV Planschleifen (Segment) A 24 GV A 36 GV Rundschleifen A 46 LV A 60 JV Innenschleifen A 46 JV A 60 IV Profilschleifen A 100 LV A 120 JV 8

9 Funkenerosive Bearbeitung Der Stahl sollte im gehärteten und angelassenem Zustand erodiert werden. Dabei ist es ratsam, die Bearbeitung mit einem Schlichtvorgang (niedriger Strom, hohe Frequenz) zu beenden. Je nach Werkzeugbelastung sollte die Erodierschicht mechanisch (z. B. durch Schleifen oder Polieren) entfernt werden. Anschließend muß das Werkzeug etwa 25 C unter der letzten Anlaßtemperatur nochmals entspannt werden. Weitere Informationen Bitte lassen Sie sich von Ihrer Uddeholm-Verkaufsstelle über die Auswahl, die Wärmebehandlung, die Anwendung und die Liefermöglichkeiten von Uddeholm-Werkzeugstählen informieren. Schweißen VIKING kann geschweißt werden. Es ist jedoch unbedingt notwendig, daß das Teil vor Beginn des Schweißens vorgewärmt wird, um Rißbildung zu vermeiden. Die folgenden Richtlinien zeigen das Vorgehen: 1. Schweißen von VIKING in weichgeglühtem Zustand Vorwärmen auf C Schweißen bei C Nach dem Schweißen langsam abkühlen bis auf ca. 80 C und dann sofort weichglühen Härten und Anlassen. 2. Reparaturschweißen von VIKING in gehärtetem und angelassenem Zustand Vorwärmen auf die letztbenutzte Anlaßtemperatur, jedoch mindestens 250 C, Maximum 300 C Bei dieser Temperatur schweißen. Die Temperatur soll während des Schweißens nicht unter 200 C sinken Abkühlen an der Luft bis auf ca. 80 C Sofort bei 25 C unter der letzten Anlaßtemperatur entspannen. Anmerkung: Für das Schweißen von VIKING in weichgeglühtem Zustand soll immer eine Elektrode mit der gleichen Zusammensetzung wie die des Grundwerkstoffes benutzt werden. Für das Lichtbogenhandschweißen von VIKING in gehärtetem Zustand sollten Stabelektroden des Typs OK Selectrode oder UTP 67 S benutzt werden. Für das WIG-Schweißen sollen Elektroden des Typs UTPA 67 Soder Castolin Casto TIG 5 benutzt werden. Der Schweißzusatz wird ungefähr die gleiche Härte haben wie der Grundwerkstoff. 9