Lựa chọn thép cho khuôn dập nguội

Ép nguội là phương pháp gia công kim loại được sử dụng để chế tạo các chi tiết cố định như bu lông và ốc vít. Vì khuôn phải chịu nhiều áp lực trong quá trình ép nguội nên dễ gặp các vấn đề như mòn, bám dính, nứt và thậm chí là mỏi hoặc khuôn bị biến dạng.

Tại sao khuôn dập nguội lại hỏng?

Khuôn dập nguội thường gặp một số lỗi thường gặp trong quá trình hoạt động:

• Hao mòn: bề mặt khuôn bị mòn, ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng.
• Độ bám dính: Vật liệu kim loại bám vào khuôn, gây ra tình trạng gia công kém.
• Nứt: khuôn nứt vì không chịu được áp suất cao.
• Mệt mỏi: Hư hỏng do mỏi xảy ra bên trong khuôn hoặc trên bề mặt làm việc sau thời gian dài sử dụng.
• Mở rộng hình dạng: Hình dạng của khuôn bị nâng lên và không thể duy trì độ chính xác.

Do áp suất cao trong quá trình cán nguội, bề mặt làm việc của khuôn cần phải rất cứng, thường có độ cứng là 62 HRC (một đơn vị độ cứng). Do đó, việc lựa chọn thép phù hợp là rất quan trọng.

Các loại thép thường dùng: Thép tôi nước W1 và W2

Như đã đề cập trong bài viết, vật liệu phổ biến nhất được sử dụng cho khuôn dập nguội và đục (đục là dụng cụ được sử dụng với khuôn) là thép tôi nước W1 và W2. Các loại thép này có các đặc điểm sau:

• Làm cứng nông: Các loại thép này chỉ cứng ở bề mặt khi được làm nguội (một phương pháp xử lý nhiệt làm cứng thép), phần bên trong vẫn tương đối mềm.
• Kiểm soát độ cứng là quan trọng: Độ cứng là độ sâu mà thép có thể cứng lại khi tôi. Độ cứng phải được điều chỉnh theo kích thước của khuôn.

Tuy nhiên, thép W1 và W2 có nhược điểm:

• Khả năng chống mài mòn hạn chế: ngay cả với độ cứng 62-64 HRC, chúng vẫn không đủ tốt. Nếu khuôn được sử dụng trong thời gian dài, loại thép này có thể không đủ bền.

Tác dụng của vanadi: Đôi khi, vanadi (một nguyên tố kim loại) được thêm vào thép, nhưng vanadi có thể làm giảm độ cứng. Để giải quyết vấn đề này, các nguyên tố khác trong thép có thể được điều chỉnh để đảm bảo độ cứng, làm cho hạt thép mịn hơn và cải thiện độ dẻo dai (độ dẻo dai là khả năng của vật liệu không dễ bị gãy).

Lựa chọn bền hơn: thép hợp kim cao (D2, M2, A2)

Khi cần khuôn bền hơn, hãy chọn thép hợp kim cao như D2, M2 hoặc A2. Ưu điểm và nhược điểm của các loại thép này được liệt kê dưới đây:

• Ưu điểm: khả năng chống mài mòn cao hơn nhiều so với W1 và W2, thích hợp cho sản xuất hàng loạt.
• Nhược điểm: độ dẻo dai thấp (dễ vỡ), không thể làm trực tiếp thành khuôn hoàn chỉnh.

Giải pháp:

• Biến những loại thép hợp kim cao này thành các chi tiết chèn (bộ phận khuôn nhỏ) rồi lắp chúng vào vỏ làm bằng thép H11.
• Thép H11 rất bền, có độ cứng 48-50 HRC, giúp bảo vệ các chi tiết chèn và làm cho toàn bộ khuôn chống mài mòn và ít bị vỡ hơn.

Lựa chọn thép cho khuôn dập nguội

Đục là một công cụ hoạt động cùng với khuôn trong quá trình cán nguội và việc lựa chọn thép cũng rất quan trọng:

• Các vật liệu thường dùng như khuôn và đục cũng thường được làm bằng thép W1 hoặc W2.
• Khi cần độ bền, nếu đầu đục dễ gãy hoặc nếu khả năng chống mài mòn không quá quan trọng, có thể sử dụng thép chống va đập S1. Loại thép này bền và có thể chịu được va đập.
• Khi cần khả năng chống mài mòn: Nếu mũi đục cần có khả năng chống mài mòn tốt hơn, hãy sử dụng thép D2 hoặc M2.

Tóm lại: chìa khóa để lựa chọn thép

Trọng tâm của bài viết này là ý tưởng rằng các loại thép khác nhau phù hợp với các tình huống khác nhau. Việc lựa chọn thép dựa trên các nhu cầu cụ thể:

• Nếu khuôn hoặc đục cần phải cứng và chi phí thấp thì hãy chọn W1 hoặc W2.
• Nếu cần sử dụng trong thời gian dài và có khả năng chống mài mòn cao thì hãy chọn D2, M2 hoặc A2 nhưng phải có vỏ ngoài chắc chắn.
• Nếu mũi đục dễ bị gãy, hãy chọn S1.