CARMO Vorvergüteter Kaltarbeitsstahl für Karosseriewerkzeuge
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- Stefan Bieber
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1 K E N N D A T E N V O N W E R K Z E U G S T Ä H L E N CARMO Vorvergüteter Kaltarbeitsstahl für Karosseriewerkzeuge 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 CARMO ist ein hochfester flamm-, induktions- und durchhärtbarer Stahl, der vorvergütet auf HB geliefert wird. Die Oberfläche des Stahls kann ohne Wasserabschreckung flammgehärtet werden (Härte 58 ±2 HRC). Die Härtetiefe ist normalerweise 4 5 mm. Die flammgehärtete Schicht wird durch den vergüteten Grundwerkstoff gut abgestützt. Reparaturschweißungen sind leicht durchführbar. Richt- C Si Mn Cr Mo V analyse % 0,6 0,35 0,8 4,5 0,5 0,2 Liefer- Gehärtet und auf HB zustand angelassen Farbkennzeichnung Rot/violett Verwendungszwecke CARMO ist ein Kaltarbeitsstahl, der in Zusammenarbeit mit der Automobilindustrie entwickelt wurde. Die chemische Zusammensetzung wurde speziell für den Karosseriewerkzeugbau entwickelt. Hier hat der Stahl universelle Eigenschaften und kann die verschiedenen, in diesem Bereich verwendeten Stähle ersetzen. Der Stahl wird im flammgehärteten bzw. induktionsgehärteten Zustand in Werkzeugen für das Schneiden und Umformen von dünnen Blechen für Karosserieteile sowie für Rahmenteile verwendet. Eigenschaften MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN Typische Werte bei Raumtemperatur. Vergütet auf 270 HB. Zugfestigkeit, Rm N/mm Streckgrenze, Rp 0,2 N/mm Bruchdehnung A 5 % 15 Einschnürung Z % ANDERE WICHTIGE EIGENSCHAFTEN Die Gesamtwirtschaftlichkeit, d.h. die Minimierung der Gesamtkosten für den Werkzeugeinsatz inklusive Ausfallzeiten und Wartungskosten ist ausschlaggebend für Schneid- und Umformarbeiten im Preßwerk. Sie ist von besonderer Wichtigkeit in der Automobilindustrie, da hier aufeinander abgestimmte, automatische Preß-Straßen nach dem Just-In-Time-Prinzip arbeiten. Dies stellt besondere Anforderungen an den verwendeten Werkzeugstahl: hohe Zähigkeit für maximale Sicherheit in der Produktion hoher Verschleißwiderstand, damit die gewünschte Produktionsmenge wirklich erreicht wird einfache Wartung, um Stillstandzeiten zu minimieren. Diese Anforderungen werden von CARMO voll erfüllt. Die Zähigkeit von CARMO ist wesentlich besser als bei den Stählen W.-Nr und W.-Nr Der Verschleißwiderstand von CARMO ist ähnlich wie bei W.-Nr Die Reparaturschweißung von CARMO ist leicht durchführbar. Folgeverbundwerkzeug für Bodenteile. 3
4 Wärmebehandlung SPANNUNGSARMGLÜHEN Temperatur: 5 6 C. Haltedauer: 2 Stunden. Ofenabkühlung bis auf 0 C, dann Luftabkühlung. HÄRTEN Für das Durchhärten werden folgende Temperaturen und Haltezeiten empfohlen: Vorwärmtemperatur: C. Austenitisierungstemperatur: C, normalerweise 9 C. Haltedauer: Min. Während des Austenitisierens muß das Werkzeug vor Entkohlung und Oxidation geschützt werden. Härte in Abhängigkeit von der Austenitisierungstemperatur Härte HRC Austenitisierungstemperatur C Abhängigkeit der Kernhärte vom Werkstückdurchmesser bei Luftabkühlung. Kernhärte HRC Werkstückdurchmesser in mm ANLASSEN Die Anlaßtemperatur für die gewünschte Härte kann anhand des Anlaßdiagramms zugeordnet werden. Zweimal anlassen. Niedrigste Anlaßtemperatur 200 C. Haltedauer mindestens 2 Stunden. Anlaßdiagramm Härte HRC HÄRTE NACH DEM ANLASSEN T A = 9 C Restaustenit % Gefahr von Kernzuwachs und reduzierte Zähigkeit. 45 Restaustenit ABSCHRECKEN Vakuumanlage mit Überdruck/Gebläseluft Warmbad bei C Fließbett bei C. Anm. 1: Die Abschreckung soll nicht unterbrochen werden, bis 25 C erreicht sind, um eine Maßvergrößerung nach dem Anlassen zu gewährleisten. Anm. 2: Das Werkzeug soll nach dem Abschrecken sofort angelassen werden. Anm. 3: Abschrecken in Öl wird nicht empfohlen Anlaßtemperatur C (2h + 2h) Schlagzähigkeit Joule 300 SCHLAGZÄHIGKEIT Ungefähre Schlagzähigkeitswerte (bei Raumtemperatur) für verschiedene Anlaßtemperaturen. Probengröße: 7 x 10 x 55 mm ungekerbte Längsproben. Härtetemperatur: 9 C, Luftabkühlung, zweimal angelassen. Härte HRC Härte Schlagzähigkeit Anlaßtemperatur C (2h + 2h) 4
5 Empfohlene Zerspanbarkeitsdaten Die folgenden Daten dienen als Richtwerte für die Festlegung der optimalen Bedingungen. Die Werte wurden anhand von Tests mit CARMO in vorvergütetem Zustand ermittelt. Weitere Informationen können der Uddeholm Druckschrift Cutting Data Recommendations entnommen werden. DREHEN Drehen mit Drehen mit Hartmetall Schnell- Schnitt- arbeitsstahl parameter Schruppen Schlichten Schlichten (v c ) m/min Vorschub (f) mm/u 0,3 0,6 0,3 0,3 Schnittiefe (a p ) mm Bearbeitungs- P20 P30 P10 gruppe ISO Beschichtetes Beschichtetes Hartmetall Hartmetall oder Cermet FRÄSEN Plan- und Eckfräsen Fräsen mit Fräsen mit Hartmetall Schnell- Schnitt- arbeitsstahl parameter Schruppen Schlichten Schlichten (v c ) m/min Vorschub (f z ) mm/zahn 0,2 0,4 0,1 0,2 0,1 Schnittiefe (ap) mm Bearbeitungs- P20 P40 P10 P20 gruppe ISO Beschichtetes Beschichtetes Hartmetall Hartmetall oder Cermet Schaftfräsen Fräsertyp Fräser mit Schnitt- Voll- Wende- Schnellparameter hartmetall schneidplatten arbeitsstahl (v c ) m/min ) Vorschub (f Z ) mm/zahn 0,03 0,20 2) 0,08 0,20 2) 0,05 0,35 2) Bearbeitungs- K20 P20 P40 gruppe ISO Beschichtetes Hartmetall 1) Für beschichtete Schaftfräser aus Schnellarbeitsstahl v c ~28 m/min. 2) Abhängig von radialer Schnittiefe und vom Fräserdurch messer. BOHREN Spiralbohrer aus Schnellarbeitsstahl Bohrerdurch- Schnittgeschwin- Vorschub (f) messer, mm digkeit (v c ), m/min mm/u 5 14* 0,08 0, * 0,20 0, * 0,30 0, * 0,35 0,42 * Für beschichtete Schnellarbeitsstähle v C ~18 m/min. Hartmetallbohrer Bohrertyp Kühlkanalbohrer mit Schnitt- Vollhart- Wendeplatten- Hartmetallparameter metall bohrer schneide 1) (v c ) m/min Vorschub (f) mm/u 0,03 0,10 2) 0,10 0,25 2) 0,15 0,25 2) 1) Bohrer mit Kühlkanälen und einer angelöteten Hartmetallschneide. 2) Abhängig vom Bohrerdurchmesser. SCHLEIFEN Allgemeine Schleifscheibenempfehlungen sind in der Tabelle zu finden. Weitere Informationen können der Uddeholm-Druckschrift,,Schleifen von Werkzeugstahl entnommen werden. Schleifverfahren Umfangsschleifen Stirnschleifen (Segment) Außenrundschleifen Innenschleifen Profilschleifen vergütet A 46 HV A 24 GV A 46 LV A 46 JV A 100 LV 5
6 Flammhärten Das Flammhärten wird mit einem Schweißbrenner durchgeführt. Brennergröße: l/h, neutrale Flamme. Temperatur: 9 ±30 C. Oberflächenhärte: 58 ±2 HRC. Härte in 3 4 mm Tiefe: 400 HV 10 kg. Als Hilfsmittel für die Bestimmung der richtigen Temperatur während des Flammhärtens kann eine Farbtafel von Ihrer örtlichen Uddeholm Vertretung angefordert werden. Schweißempfehlungen ALLGEMEINES Wenn Kaltarbeitsstähle geschweißt werden, besteht immer die Gefahr von Rißbildung im Schweißgut und/oder in der wärmebeeinflußten Zone. Rißbildung kann jedoch durch Anwendung der richtigen Schweißtechnik und der richtigen Schweißzusatzwerkstoffe verhindert werden. Wegen der höheren Zähigkeit ist Stabmaterial (geschmiedetes bzw. gewalztes Material) immer leichter zu schweißen als Werkzeugstahlguß. Im allgemeinen gilt folgendes: Der Lichtbogen sollte immer so kurz wie möglich gehalten werden. Die Elektrode sollte senkrecht zur Fugenseite gehalten werden, um Auswaschungen zu vermeiden. Zusätzlich sollte die Elektrode mit einem Winkel von zur Schweißrichtung stehen. Größere Reparaturschweißungen müssen bei erhöhter Temperatur durchgeführt werden. Während des Schweißens sollte das Werkstück auf die gewünschte Temperatur gebracht und dann auch auf dieser Temperatur gehalten werden. Um dies zu gewährleisten, wird das Schweißen in einem wärmeisolierten Kasten mit elektrisch beheizbaren Wandelementen empfohlen. Die beiden ersten Lagen sollen immer mit demselben Elektrodendurchmesser und derselben Stromstärke aufgetragen werden. Beim Lichtbogenhandschweißen sollen Elektroden mit max. 3,25 mm Ø benutzt werden. Beim WIG Schweißen soll eine max. Stromstärke von 120 A benutzt werden. Zuerst wird die Schweißnaht mit der ersten Lage ausgekleidet. Alle folgenden Lagen werden dann auf dem schon vorhandenen Schweißgut aufgebracht. Wenn jedoch weiche Elektroden vom Typ 29/9 für das Ausfüllen der Naht benutzt werden, sollte nur bis 3 mm unterhalb der Oberflächenebene geschweißt werden, damit mit einer Auftragsschweißelektrode weitergeschweißt werden kann, um die gewünschte Oberflächenhärte zu erzielen. Bei größeren Reparaturschweißungen soll immer mit einer weichen Elektrode des Typs 29/9 (29% Cr, 9% Ni Elektroden wie z.b. AWS ER312 oder AWS E312) begonnen werden. Diese Elektroden erzielen ein zäheres Schweißgut mit einer niedrigeren Härte. Die Wahl der Elektrode hängt von der gewünschten Härte im Schweißgut ab (siehe Tabellen auf S. 7). Um die in den Tabellen auf S. 7 angegebenen Härten zu erzielen, sollten mindestens 4 Lagen aufgetragen werden. Die Decklage soll nicht mit der Oberfläche des Werkzeugs abschließen, sondern sie auf jeden Fall überragen. Diese Lage wird nach Beendigung des Schweißvor - ganges abgeschliffen. Zwischen der erwarteten und der tatsächlich erreichten Härte im Schweißgut können Unterschiede auftreten. Sie werden durch Überhitzung während des Abschleifens der Decklage verursacht. Das Schleifen soll immer erfolgen, bevor die Temperatur im Werkstück zu weit absinkt. Eine Überhitzung durch zu kräftiges Schleifen kann auch zu Mikrorissen im Schweißgut führen. Für größere Reparaturschweißungen wird folgender Wärmebehandlungszyklus empfohlen: 1. Das Werkstück soll auf C vorgewärmt werden. Diese Temperatur soll während des Schweißens gehalten werden. 2. Nach dem Schweißen soll das Werkstück langsam auf 70 C abgekühlt werden. 3. Das Werkzeug soll anschließend angelassen werden und zwar bei einer Temperatur 20 C unterhalb der letztbenutzten Vorwärmtemperatur. SCHWEISSNAHTVORBEREITUNG Eine sorgfältige Vorbereitung der Schweißnaht ist unerläßlich. Risse müssen gründlich ausgeschliffen werden, so daß der Nahtboden abgerundet ist und die Seitenkanten einen Winkel von mindestens 30 zur Senkrechten bilden. Der Stegabstand im Nahtboden sollte mindestens 1 mm größer sein als der Durchmesser (inklusive Umhüllung) der größten Elektrode, die benutzt wird. 6
7 WIG-Elektroden für CARMO Stabmaterial Schweiß- Werkstoff- Schweißzu- Schweiß- guthärte Vorwärmzustand satzwerkstoff guthärte nach dem temperatur 1) Härten Gehärtet Avesta P7 2) 240 HB Austenitic Vergütet CastoTig 680 2) 230 HB Austenitic UTPA 73G HRC 57 HRC UTPA 67S HRC 52 HRC CastoTig 5 3) 64 HRC CARMO/ CALMAX TIG WELD 4) HRC HRC C stellt. Diese Stähle bieten eine offensichtlich ausreichende Verschleißfestigkeit, und ihre Härtebereiche genügen für die meisten Anwendungen. Die geringe Zähigkeit und Schwierigkeiten beim Flamm- und Induktionshärten und beim Schweißen führen jedoch oft zu niedriger Produktivität und hohen Instandhaltungskosten. Deswegen wurde die Stahlqualität CARMO entwickelt. Mit CARMO ist eine optimale Gesamtwirtschaftlichkeit zu erreichen, d.h. die niedrigsten anteiligen Werkzeugkosten pro hergestelltem Stück. Elektroden für das Lichtbogenhandschweißen von CARMO Stabmaterial Schweiß- Werkstoff- Schweißzu- Schweiß- guthärte Vorwärmzustand satzwerkstoff guthärte nach dem temperatur 1) Härten Gehärtet Avesta P7 5) ca 270 HB Austenitic Vergütet Castolin 680S 5) ca 220 HB Austenitic Sandvik 29.9.R 5) ca 2 HB Austenitic ESAB OK HRC 49 HRC UTP 67S HRC 52 HRC Oerlikon CITODUR 0B 57 HRC HRC Fontargen E HRC HRC CARMO/CAL- MAX WELD 4) HRC HRC Anmerkung: 1) Das Werstück soll nach dem Schweißen langsam abgekühlt werden. 2) WIG-Elektroden des Typs AWS ER312. 3) Casto TIG 5 soll nicht für mehr als 4 Lagen verwendet werden wegen Rißbildungsgefahr im Schweißgut. 4) Die Zusammensetzungen der CARMO/CALMAX TIG- WELD-Elektroden gewährleistet eine mit dem Grund metall vergleichbare Härtbarkeit. 5) Elektroden vom Typ AWS E312 für das Lichtbogenhandschweißen. Kaltarbeitsanwendungen C TYPISCHE VERWENDUNGSBEREICHE Schneiden und Umformen Schneiden und Umformen von stärkerem Schnittgut Tiefziehen Prägen Kaltfließpreßwerkzeuge mit einer komplizierten Geometrie Walzen Scherenmesser Prototypwerkzeuge. HERKÖMMLICHE WERKZEUGSTÄHLE Sehr viele Kaltarbeitswerkzeuge, die zur Zeit eingesetzt werden, werden aus den herkömmlichen Werkzeugstählen wie z.b. W.-Nr , W.-Nr , W.-Nr und W.-Nr herge- HEUTIGE ANFORDERUNGEN Die metallverarbeitende Industrie hat sich in den letzten Jahrzehnten stark verändert. Die modernen Pressen arbeiten mit einer viel höheren Hubzahl und stellen Teile aus wesentlich schwieriger zu verarbeitenden Werkstückstoffen her, und zwar sehr oft nach dem Just-in-Time -Prinzip. Hinzu kommen als Forderung eine Erhöhung der Produktivität und oft eine garantierte Werkzeuglebensdauer. Die herkömmlichen Werkzeugstähle werden immer noch routinemäßig vorgeschrieben, führen aber oft zu einer zu kurzen Werkzeuglebensdauer und einer niedrigen Produktivität. Das ausgewogene Eigenschaftsprofil von CARMO paßt viel besser zu den modernen Werkstückstoffen und Produktionsmethoden. CARMO bietet den hohen Grad an Sicherheit, der für eine optimale Werkzeugleistung und Produktivität notwendig ist. WIDERSTAND GEGEN AUSFALLMECHANISMEN Ausbröcke- Uddeholm Abrasiver Adhäsiver lungen/ Ver- Marke Verschleiß Verschleiß Bruch formung CALMAX/ CARMO* ARNE SVERKER 21 SVERKER 3 RIGOR * CARMO wird in der Regel flamen- bzw. induktionsgehärtet. Aus diesem Grunde wird CARMO in vergütetem Zustand geliefert, um eine bessere Flamen- bzw. Induktionshärtbarkeit gewährleisten. CARMO kann aber auch durchgehärtet werden. Alle anderen Stähle, die in der o.a. Tabelle ausgeführt werden, werden in der Regel durchgehärtet. Weitere Informationen Bitte lassen Sie sich von Ihrer Uddeholm-Verkaufsstelle über die Auswahl, die Wärmebehandlung und die Liefermöglichkeiten von Uddeholm- Werkzeugstählen informieren. 7
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