Zrozumienie stali narzędziowej H13 do zastosowań w odlewnictwie ciśnieniowym

Jeśli chodzi o odlewanie ciśnieniowe, wybór odpowiedniej stali narzędziowej jest kluczowy dla sukcesu. Wielu naszych klientów polega na stali narzędziowej H13 i ma ku temu powody. Wyjaśnijmy, dlaczego stal narzędziowa H13 jest koniem roboczym w tej wymagającej dziedzinie.

H13 to stal do obróbki na gorąco 5% z chromem, szeroko stosowana do odlewania metali takich jak cynk, aluminium i magnez. Jest wystarczająco wszechstronna dla różnych komponentów – matryce, wkładki, rdzenie, tłoki, suwaki, tuleje wtryskowe i dysze – wszystkie korzystają z jej właściwości. Czasami jest również stosowana do krótkich serii z mosiądzem.

Co zatem wyróżnia stal narzędziową H13? Sprowadza się to do połączenia właściwości idealnie dostosowanych do wysokich temperatur i cyklicznych naprężeń występujących w odlewnictwie ciśnieniowym. Kluczowe zalety obejmują:

• Doskonałe ciepło i Nosić Opór: Dobrze znosi wysokie temperatury, nawet przy kontakcie z płynnym metalem.
• Odporność na zmęczenie cieplne: To jest krytyczne. Odlewanie ciśnieniowe wiąże się z ciągłym nagrzewaniem i chłodzeniem, co może prowadzić do „pęknięć cieplnych” – sieci drobnych pęknięć, które tworzą się na powierzchni odlewu. Stal narzędziowa H13 jest z natury odporna na to, co pomaga wydłużyć żywotność narzędzia. Pęknięcia te często powstają w wyniku resztkowych naprężeń rozciągających na powierzchni stali, a stal narzędziowa H13 pomaga złagodzić tę awarię.
• Dobra wytrzymałość i odporność na uderzenia: Odlewanie ciśnieniowe wiąże się ze znacznymi obciążeniami udarowymi. Stal narzędziowa H13 zapewnia niezbędną wytrzymałość, aby wytrzymać te siły. Zawartość wanadu przyczynia się do tworzenia twardych węglików wanadu, zwiększając w ten sposób odporność na zużycie.
• Odporność na hartowanie: Stal narzędziowa H13 zachowuje swoją twardość i wytrzymałość nawet w podwyższonych temperaturach, typowych dla zastosowań w obróbce na gorąco.

Rozważania dotyczące obróbki cieplnej

Właściwy obróbka cieplna jest niepodlegający negocjacjom w celu uzyskania optymalnej wydajności stali H13.

• Utwardzanie na powietrzu: Stal H13 jest stalą hartowaną na powietrzu. Jest to znacząca zaleta, ponieważ minimalizuje odkształcenia podczas procesu hartowania i umożliwia głębokie hartowanie, nawet w dużych przekrojach (do około 150 mm lub 6 cali).
• Hartowanie i Gaszenie: Zazwyczaj H13 jest hartowany (austenityzowany) w temperaturze 1010-1030°C (w przybliżeniu 1850-1885°F), a następnie hartowany na powietrzu w celu uzyskania twardości wynoszącej około 52-54 HRC.
• Potroić Odpuszczanie: To jest bardzo ważne. Hartowanie musi być wykonane natychmiast po hartowaniu. W przypadku odlewów ciśnieniowych zdecydowanie zalecamy potrójny proces odpuszczania. Zapewnia on, że wszelki austenit szczątkowy przekształci się prawidłowo, zapobiegając kruchości pod wpływem naprężeń zmęczeniowych. Odpuszczanie jest zazwyczaj wykonywane w temperaturze powyżej 510°C (950°F), aby uzyskać optymalne właściwości. Unikaj odpuszczania w temperaturze około 500°C (930°F), ponieważ może to czasami prowadzić do zmniejszenia wytrzymałości na uderzenia, znanej jako kruchość odpuszczania.
• Docelowa twardość: Osiągnięcie ostatecznej twardości jest kluczowe. Zbyt twarde narzędzie może być kruche; zbyt miękkie, a narzędzie szybko się zużywa. Docelowa twardość zależy od konkretnego komponentu:
  • Ogólne narzędzia do odlewania ciśnieniowego: 44–48 HRC
  • Potrzeba odporności na wstrząsy: 40–44 HRC
  • Matryce: 42–52 HRC
  • Wkładki/rdzenie: 46–52 HRC
  • Tłoki: 46–50 HRC
  • Kołki wypychające: 42–46 HRC

Jakość i przetwarzanie materiałów

• Jakość Premium (ESR/VAR): Do wymagających zastosowań wymagających maksymalnej wytrzymałości i niezawodności należy rozważyć stal H13 produkowaną przy użyciu Przetapianie elektrożużlowe (ESR) lub Vacuum Arc Remelting (VAR). Procesy te skutkują czystszą stalą o lepszej jednorodności.
• Obróbka powierzchni: Azotowanie może znacznie zwiększyć twardość powierzchni (ponad 1000 HV lub >70 HRC) w celu zwiększenia odporności na zużycie, chociaż warstwa azotowana może czasami być podatna na pękanie. Chromowanie jest inną opcją, chociaż zawartość węgla w H13 może wpływać na grubość warstwy.
• Spawalniczy: W przypadku napraw odpowiednią opcją jest spawanie metodą TIG. Odpowiednie podgrzewanie (w zakresie od 110°C do 375°C, w zależności od rozmiaru i złożoności) jest niezbędne, aby zapobiec pękaniu. Standardowo stosuje się drut wypełniający H13.
• Obróbka skrawaniem: W stanie wyżarzonym stal H13 obrabia się całkiem dobrze.

Podsumowanie

Stal narzędziowa H13 jest podstawowym materiałem do odlewania ciśnieniowego ze względu na doskonałą równowagę między wytrzymałością na wysokie temperatury, odpornością na zużycie, odpornością na zmęczenie cieplne i wytrzymałością. Jej hartowanie w powietrzu zapewnia dobrą stabilność wymiarową. Jednak wykorzystanie jej pełnego potencjału zależy całkowicie od prawidłowej obróbki cieplnej, zwłaszcza właściwego potrójnego odpuszczania w celu uzyskania docelowej twardości dla konkretnego zastosowania. Wybór wysokiej jakości materiałów, takich jak gatunki ESR lub VAR, gdy jest to konieczne, dodatkowo zapewnia optymalną wydajność i trwałość.

Jeśli masz konkretne pytania dotyczące stosowania stali H13 w swoich operacjach lub potrzebujesz pomocy w wyborze właściwego gatunku, nie wahaj się skontaktować z nami. Mamy duże doświadczenie w zakresie stali narzędziowych i jesteśmy tutaj, aby pomóc Ci znaleźć najlepsze rozwiązania.