alatni materijali
TRANSCRIPT
![Page 1: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/1.jpg)
ALATNI MATERIJALI Prof.dr.sc. Franjo Cajner
Literatura:
- Roberts, G., A.; Hamaker, J., C.; Jonson, A., R.: Tool Steels, ASM, Metals Park, Ohio 1962.
- B.B. Bardes, ed: ASM Handbook: Heat Treatment of Metals, Part 4. ASM International, Metals Park, Ohio, 1994.
- M. Novosel, F. Cajner, D. Krumes; Alatni materijali, Strojarski fakultet. Slavonski Brod 1996.
- Roberts, G., Krauss, G., Kennedy, R.: Tool Steels, ASM, The Materials Information Society, Metals Park, Ohio, 1996.
![Page 2: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/2.jpg)
UTJECAJNI ČIMBENICI NA UČINAK ALATA (ZA HLADNI RAD)
- alat za rezanje- fino rezanje- rezanje škarama- savijanje- duboko izvlačenje- tlačno isprešavanje- utiskivanje- hladno valjanje- valjanje navoja- prešanje praška, metal/keramika- obrada drva- industrijski noževi
OBLIKOVANJE ALATA
- veličina /šupljine /kutevi /rubovi /radijusi- geometrija /oblik /složenost konstrukcije
ALATNI MATERIJALI- tvrdoća- karbidi / broj / veličina / tvrdoća- žilavost / duktilnost- kaljivost ...
TOPLINSKA OBRADBA- predgrijavanje- Ta / ta- sredstvo za gašenje- Tpop / tpop- duboko hlađenje- površinska toplinska obradba
IZRADA ALATA- strojna obrada (OOČ)- elektroerozija- brušenje- poliranje- zavarivanje
MATERIJAL OBRADKA- tip i vrsta- tvrdoća- tvrdi dijelovi (čestice)- duktilnost- debljina- površinski nanešeni sloj- prašak / metal / keramika
ϑr ≤ 200°C
RADNI UVIJETI
- zračnost- podmazivanje- stabilnost preše- broj hodova preše
ODRŽAVANJE ALATA- prebrušavanje- čišćenje- poliranje- zavarivanje- žarenje za redukciju zaostalih naprezanja
![Page 3: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/3.jpg)
ALATNI MATERIJALI
Sadržaj kolegija:
• UVOD• PRINCIPI RADA ALATA I NAPREZANJA U ALATIMA• ZAHTJEVI NA SVOJSTVA ALATNIH MATERIJALA• SPECIFIČNOSTI TOPLINSKE OBRADE ALATNIH ČELIKA• OPIS POJEDINIH SKUPINA ALATNIH ČELIKA
- NELEGIRANI (UGLJIČNI) AČ- NISKOLEGIRANI AČ ZA HLADNI RAD- VISOKOLEGIRANI AČ ZA HLADNI RAD- AČ ZA KALUPE ZA RAD U TOPLOM STANJU- BRZOREZNI ČELICI- ALATNI ČELICI MARAGING
• OSTALI ALATNI MATERIJALI
![Page 4: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/4.jpg)
ALATNI MATERIJALI
1. UVOD
Alat: težnja “produljiti svoju ruku” “lakše izvršiti neki željeni rad”
- Kamena sjekira, nož, toljaga,...- meteorno željezo čelik
Alat: Čekić, kliješta, turpija, sjekira,teniski reket,... kuhača, ...ravnalo, lopata,.bodež itd .
Alat je svako ono sredstvo, kojim čovjek olakšava ili omogućava izvršenje željene radnje bilo neposredno, snagom ruke, bilo posredno, snagom stroja
1740. god. unapređenje postupka taljenja čelika:- 1868. Mushetov čelik- 1898. Taylor-White-ov brzorezni čelik- 1904. uvodi se V u čelik (HS 18-0-1)- 1912. Co- 1930. Mo- 1930. toploradni čelici... Pretaljivanje i rafinacija, povišenje kvalitete čelika, EPT, PM čelici....
![Page 5: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/5.jpg)
ALATNI MATERIJALI2. PRINCIPI RADA I NAPREZANJA U ALATIMA
ALATI ZA REZANJE:-s odvajanjem čestica (noževi glodala, svrdla, pile - tokarenje, glodanje, bušenje, blanjanje –….)-bez odvajanja čestica (škare, štance)
ALATI ZA OBLIKOVANJE LIMA I ŽICE
-alati za duboko izvlačenje-alati za savijanje lima-alati za istiskivanje (ekstruziju) metala-alati za tlačno isprešavanje-matrice za provlačenje žice
KALUPI
- kalupi za preradu polimera (direktno prešanje duroplasta, injekcijsko prešanje, ekspandiranje,ekstrudiranje)
- kalupi za oblikovanje keramike (keramičke pločice)- kalupi za oblikovanje ilovače (cigla, crijep)- kalupi za preradu metala- kalupi za tlačni lijev (obojenih lakih metala i njihovih legura)- kalupi za kovanje (ukovnji)
![Page 6: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/6.jpg)
ALATNI MATERIJALI
I. Alati za obradu odvajanjem čestice OOČ (strugotine): noževi, glodala, svrdla, pile.
Potrebne sile za:- odvajanje čestice- oblikovanje čestice- svladavanje trenja
1. Mehanička naprezanja ?2. Naprezanja uslijed trenja (na lokalitetu oštrice),toplina:
- zbog odvajanja čestice- zbog sabijanja čestice- trenje čestice uz radnu plohu alata
f (režima obrade: dubina, brzina, posmak)geometrijskim karakteristikama oštrice alata
obrađivanom materijalu)
Princip rada tokarskog noža
![Page 7: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/7.jpg)
ALATNI MATERIJALI
550 oC
600 oC
550 oC
50 oC
300 oC
400 oC
500 oC
>650 oC
500 oC
550 oC
600 oC
550 oC
50 oC
300 oC
400 oC
500 oC
>650 oC
500 oC
550 oC
600 oC
550 oC
50 oC
300 oC
400 oC
500 oC
>650 oC
500 oC toplina: zbog odvajanja česticezbog sabijanja česticetrenje čestice uz radnu plohu alata
f (režima obrade: dubina, brzina, posmak)geometrijskim karakteristikama oštrice alata,
obrađivanom materijalu)
Tem
pera
tura
ošt
rice
Vrez , m/min
![Page 8: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/8.jpg)
ALATNI MATERIJALI
Lokalno trenje i površinski tlak pri ↑ϑ
Trenje + toplina
Trošenje:
- AB- AD- Umor- Oksidacija- mehaničko otkrhnućeTv
rdoć
a pr
i pov
išen
im te
mpe
ratu
ram
a
Nužno ↑ tvrdoća: ↓AB, ↑Re
Alati za hladni rad 200 °C < ϑr > 200 °C alati za topli rad
![Page 9: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/9.jpg)
Alati za obradu OČ
![Page 10: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/10.jpg)
ALATNI MATERIJALI
Zahtjevi na materijal alata za OOČ
![Page 11: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/11.jpg)
ALATNI MATERIJALIII. Alati za rezanje bez odvajanja čestice (strugotine): škare, štance,
a) Škare (preša)
lim
Naprezanja:
- Vrlo visoki tlak na oštrici- Trenje (trošenje)- udarci ?- toplina ?
b) Štanca
Naprezanja:
- Vrlo visoki spacifični tlak (udarni)- Trošenje (AB + AD)- savijanje ?- umor ?
![Page 12: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/12.jpg)
ALATNI MATERIJALIIII. ALATI ZA OBLIKOVANJE LIMA I ŽICE
a) Alat za duboko izvlačenje lima (vučenje)
rondelaplatina
Naprezanja:- tlak (sila prešanja i pridržavanja)- trošenje- vlak (F radijalno- savijanje matrice- izvijanje (vitkog) žiga
b) Alat za savijanje lima
Naprezanja:- tlak- vlak- trošenje-savijanje matrice- izvijanje (vitkog) žiga
![Page 13: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/13.jpg)
ALATNI MATERIJALIc) ALAT ZA ISTISKIVANJE (EKSTRUZIJU)- METALA (npr. mekog čelika, aluminija, bakra...)- NEMETALA, (polimera)
Istiskivanje je postupak oblikovanja u hladnom, toplom ili polutoplom stanju, a primjenjuje se prvenstvenou proizvodnji raznovrsnih okruglih, četvrtastih i profiliranih šipki i cijevi i to kako od obojenih i lakihmetala i njihovih legura, tako i od mekog čelika, ili nemetala (polimera). Ovim je načinom moguće proizvesti profile koji se drugačije i ne mogu izvesti. Ti profili mogu biti puni ili šuplji.
Postupak se provodi na prešama.
U hladnom stanju (čak ako se istiskuje u hladnom temperatura poraste do 300 °C) ili toplom stanju!
Sila istiskivanja ovisi o:- potrebnoj redukciji (omjer površina),- obliku, (puni, šuplji itd. profil),- duljini trupca,- brzini isprešavanja,- temperaturi u procesu,- obrađivanom materijalu
NaprezanjaTrošenje matrice (AB, AD)Tlak (izvijanje žiga)Toplina
![Page 14: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/14.jpg)
ALATNI MATERIJALId) ALAT ZA TLAČNO ISPREŠAVANJE
Tube za prehrambenu ind. (konzerv. za piće),doze za sprejeve, tube za paste, baterije itd.
Materijal: mekan! (Al, Sn, Pb, Cu i leg.
Hladnom stanjuPreše: 120...200 (600 udaraca/min)
Naprezanja:
- Udarni tlak↑K- OT (na AD)
![Page 15: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/15.jpg)
ALATNI MATERIJALI
e) MATRICA ZA PROVLAČENJE ŽICE
-Naprezanja:-Trošenje radnih ploha
(i oksidi, toplina)- temperatura
![Page 16: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/16.jpg)
ALATNI MATERIJALIAlati za oblikovanje metala u hladnom stanju
![Page 17: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/17.jpg)
ALATNI MATERIJALIAlati za oblikovanje metala u hladnom stanju
![Page 18: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/18.jpg)
ALATNI MATERIJALI
Zahtjevi na materijal alata za obradu (rezanje) bez OČ
![Page 19: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/19.jpg)
ALATNI MATERIJALI
- kalupi za preradu polimera (direktno prešanje duromera, injekcijsko prešanje,ekspandiranje, ekstrudiranje)- kalupi za oblikovanje keramike (keramičke pločice)- kalupi za oblikovanje ilovače (cigla, crijep)- kalupi za preradu metala
kalupi za tlačni lijev (obojenih lakih metala i njihovih legura)kalupi za kovanje (ukovnji)
KALUPI
Alat koji se sastoji od žiga i matrice kao bitnih dijelova, te koji oblikuje bez odvajanja čestica (bez rezanja).
Ovisno o prerađivanom materijalu:
U hladnom stanju (pri ϑr < 200 °C) pri povišenim temperaturama (ϑr > 200 °C)
![Page 20: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/20.jpg)
ALATNI MATERIJALI
a) Kalupi za direktno (izravno) prešanje polimera (duromera)
1. Glatka površina kalupa2. Korozijska postojanost3. OT (AB ...)
Kalupi za preradu polimera
Smola + dodatcipoliesterskaepoksidnafenolformaldeh.
Bakelit, tekstolit....
![Page 21: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/21.jpg)
ALATNI MATERIJALIa) Kalupi za injekcijsko prešanje polimera (plastomeri)
PVC, PA, Teflon,...košare, ručke, stolovi,
stolci.....
žig, matrica
200 °C < ϑr > 200 °C
Naprezanja: - Trošenje (sapnicama)- Korozija radnih ploha - Toplinska naprezanja (temp. oscilacije)?- Udarna ? (zračnost ubrizgavalice)
![Page 22: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/22.jpg)
ALATNI MATERIJALIKalupi za preradu polimera
![Page 23: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/23.jpg)
ALATNI MATERIJALI
Zahtjevi na materijal kalupa za preradu polimera
![Page 24: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/24.jpg)
ALATNI MATERIJALIKALUPI ZA PRERADU METALA ( za topli rad: kokile, ukovnji
Naprezanja:
1. mehanička (statička i dinamička)
1. toplinska a) temperatura prerađivanog metala (lijevanja, kovanja)b) sadržaj topline prerađivanog metalac) koeficijent konvektivnog prijelaza topline (α, W/m2K)d) koeficijent toplinske vodljivosti (λ, W/mK)e) dimenzije i konfiguracija kalupaf) način hlađenja kalupag) temperaturi predgrijavanja kalupa
2. trošenje pri povišenim temperaturama
TOPLINSKA NAPREZANJAσx = E⋅ β⋅ ΔT
- niža uljevna temp.- što niži α- što viši λ- što tanja stjenka alata
![Page 25: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/25.jpg)
ALATNI MATERIJALI
Predgrijano Nepredgrijano
Shematski prikaz temperaturnog rasporeda u stijenci kalupa za tlačno lijevanje
- Stacionarni toplinski tok! najkritičnije: pregrijati treba vanjsku površinu- 2... 5 mm ispod površine
![Page 26: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/26.jpg)
ALATNI MATERIJALI
Temperaturne promjene u površinskom sloju kalupa
Cikličke temperaturne promjene!
![Page 27: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/27.jpg)
ALATNI MATERIJALI
TOPLINSKI UMOR uslijed cikličkih temperaturnih promjena → mrežaste pukotine (nastanak+ propagacija) (2 ... 5 mm)(loš izgled odljevka, otežano izbacivanje odljevka iz kalupa)
Shematski prikaz promjene naprezanja elementapovršine kalupa tijekom grijanja i hlađenja (prema Mickelu) Mrežaste pukotine (posljedica TU)
![Page 28: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/28.jpg)
ALATNI MATERIJALI
![Page 29: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/29.jpg)
Zahtjevi na materijal ovih alata:
- žilaviji uz visoku Re- jednolična mikrostruktura ϑr < A1 ↓F,K,IS- viša temp. pretvorbe P → A (ili više F ako Tr > A1
![Page 30: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/31.jpg)
ALATNI MATERIJALI
Shema kovanja metala u ukovnju
Naprezanja:
- Udarni tlak pri ↑ϑ (žilavost!)- trošenje (oksidi)- toplinska naprezanja (TU)
UKOVNJI
![Page 32: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/32.jpg)
ALATNI MATERIJALI
ALAT
hladni radϑr < 200°C
topli radϑr > 200°C
oblikovanjerezanje mjerenje
bez odvajanjačestica
odvajanjemčestica metala nemetala
kalupi rezanje
noževiglodalasvrdlaturpijerazvrtalapile
škaresjekačištance
savijanjeduboko
izvlačenjetlačno
isprešavanjeprovlačenječekićikliješta
prešanjeubrizgavanjetabletiranjeekstrudiranjevakuumiranje
kalibrigranične
mjerkepomična
mjerilamikrometrikutnici
ukovnjikokiletlačni ljevekstruzijaštanceprešanje
noževiglodalapilesvrdlaupuštala
Alatni čelici za rad u hladnom stanju Alatni čelici za rad u toplom stanju
najvažniji zahtjevi su postojanost na:trošenjeudarcekoroziju
najvažniji zahtjevi su postojanost na:popuštanjetrošenjeudarcetopl. umorkoroziju
pri 20 – 200°Cpri povišenim
temperaturama
brzo
rezn
ičel
ici
![Page 33: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/33.jpg)
ZAHTJEVI NA SVOJSTVA ALATNIH MATERIJALA
OPĆA(primarna, majoritetna)
OTPORNOST NA TROŠENJE-abrazijsko trošenje-adhezijsko trošenje-tribooksidacija-umaranjeŽILAVOST
TRAŽENA SVOJSTVA (ZAHTJEVI) NA A.M
POSEBNA (sekundarna, minoritetna)
-otpornost na popuštanje-kaljivost (zakaljivost i prokaljivost)-dimenzijska stabilnost u radu-veličina austenitnog zrna-dimenzijska postojanost pri kaljenju
PROIZVODNA -mogućnost nabavke-cijena-OOČ-osjetljivost na razugljičenje
![Page 34: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/34.jpg)
OT - ABRAZIJANastaje djelovanjem tvrdih čestica obrađivanog predmeta pri čemu dolazi do mikrorezanja, odnosno odnošenja djelića radne plohe alata
K, nečistoće, IMS, org. spojevi (drvo, koža), punila (polimeri)
Matrica: TVRDA!
K: udjel, kvaliteta, oblik i raspored
Kod AČ: Kaljenje! (M!)
Opća svojstva
![Page 35: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/35.jpg)
OT - ADHEZIJAPojavljuje se u radu tako da dolazi do navarivanja čestica obrađivanog predmeta na radnu plohu ili oštricu alata (npr. stvaranje lažne oštrice!)
Uvjeti nastajanja:
- Metalni kontakt- dovoljno visoki pritisak- dovoljno visoka ϑ- ↑Re
Opća svojstva
![Page 36: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/36.jpg)
OT - ADHEZIJA
Tribološki kompatibilni materijali!
- ↑Re alata (H, Rm)- dovoljno hlađenje - onemogućiti metalni kontakt
(podmazivanje, modificiranjem i prevlačenjem)
- poliranje radne površine
TRIBOOKSIDACIJA iUMOR POVRŠINE uslijed Hertzovog pritiska
Opća svojstva
![Page 37: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/37.jpg)
Sposobnost akomulacije (apsorbcije) energije udarca. Žilavost se može definirati kao kombinacija dvaju čimbenika:
-sposobnošću deformacije prije loma (elastične i plastične) DUKTILNOST
- sposobnošću otpora trajnoj deformaciji, tj. visinom Re(Rp 0,2)
OS - ŽILAVOST
Ispitivanje žilavosti:- Torzijska žilavost
Opća svojstva
![Page 38: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/38.jpg)
OS - ŽILAVOST Opća svojstva
![Page 39: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/39.jpg)
OS - ŽILAVOST
Način prerade!
Opća svojstva
TALJENJE ⇒ PRETALJIVANJE ⇒ DEFORMIRANJE ⇒TOPLINSKA OBRADA
PROIZVODNJA ALATNIH ČELIKA:
1. KONVENCIONALNIM POSTUPKOM2. PRETALJIVANJEM POD TROSKOM (ESR, ESU,
PESR-zaštitni plin),PRETALJIVANJE U VAKUUMU (VAR, VLBO)
3. METALURGIJOM PRAHA (PM)
Proces pretaljivanja značajno poboljšava:
-čistoću (stupanj čistoće) i -homogenost čelika
-žilavost, duktilnost-izotropnost
![Page 40: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/40.jpg)
⇒
Kemijski sastav + brzina hlađenja
Karakteristike odljevenog bloka:segregacije makro i mikroporoznostneravnomjerni raspored uključaka
⇒
ESR (ESU, EPT) VAR (VLBO)
Karakteristike pretaljenog bloka:bez blok segregacijahomogen i visoke gustoćeravnomjerni raspored uključaka
KONVENCIONALNO
+ SPECIJALNA TO
![Page 41: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/41.jpg)
Utjecaj načina proizvodnje (pretaljivanja) čelika na a) stupanj čistoće i b,c,d) neka mehanička svojstva čelika X 40 CrMoV 5 1 (X37 Cr Mo V 51, )
![Page 42: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/42.jpg)
Shematski prikaz tijeka proizvodnje alatnog čelika metalurgijom praha (PM)
- Bitno brže skrućivanje: (nema segregacija, mali karbidi, homogeno raspoređeni po masi)- Potpuna izotropnost svojstava- Omogućeno znatno viši udjeli Me (karbiditvoraca) → viša OT (nemoguće drugačije proizvesti)- Poboljšana sposobnost brušenja, poliranja, obrada elektroerozijom te fotonagrizanje- Manje, jednolične i ponovljive deformacije tijekom TO
![Page 43: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/43.jpg)
Proizvodnja AČ praškastom metalurgijom (PM)
Utjecaj dobivanja čelika postupkom PM na mikrostrukturu ledeburitnog alatnog čelika
![Page 44: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/45.jpg)
Neke skupine čelika proizvedenih PM raznih proizvođača
Bőhler Uddeholm R. Zapp
Kalupni čelici K 190 ISOMATRIX PM(MICROCLEAN)
M 390 ISOMATRIX PM(MICROCLEAN)
Vanadis 10 (4) CPM 10 VCPM 9 V
CPM T440 VM
Brzorezni čelici S 390 ISOMATRIX PM
S 590 ISOMATRIX PM
S 690 ISOMATRIX PM
S 790 ISOMATRIX PM
MICROCLEAN Vanadis 60Vanadis 30Vanadis 23
CPM Rex M4
![Page 46: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/46.jpg)
1. OTPORNOST NA POPUŠTANJE Posebna svojstva
Otpornost na popuštanje (u užem smislu) što manje sniženje tvrdoće povišenjem ϑp.
ΔHRC = HRC 200 °C - HRC 500 °C
![Page 47: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/47.jpg)
1. OTPORNOST NA POPUŠTANJE Posebna svojstva
-Rm, Re, HV, KV
-OT - pri povišenim temperaturama,
-Otpornost na oksidaciju - otpornost prema promjenama strukture
-Otpornost prema promjeni kvalitete površine
popuštanja
-Otpornost prema promjeni mjera
-Otpornost na TU
P = T (C + log t)Rp0,2 (Re) = f ( Tr) , poznato Re = f(HV).
Čelik tako legirati (u primjeni za rad pri povišenim radnim temperaturama) da on na toj temperaturi zadrži dovoljno visoku granicu tečenja, (tvrdoću)!
![Page 48: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/48.jpg)
1. OTPORNOST NA POPUŠTANJE Posebna svojstvaZa AČ za topli rad i brzorezne čelike:
- RED HARDNESS (mjeri se na sobnoj temp. nakon ohlađenja s radne ili temperature pop. ,- HOT HARDNESS (mjeri se na temperaturi ispitivanja - radnoj ili temperaturi popuštanja).
![Page 49: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/49.jpg)
1. OTPORNOST NA POPUŠTANJE Posebna svojstva
Zaključak: (HV)T = f ((HV 20 °C), T)(Rp o,2)T = f (HV)T
a) Na oko 500 °C:700 HV 60…62 HRCpovratan pad tvrdoće! nema trajnih promjena mikrostrukture!
b) > 550 °Cpad tvrdoće!nepovratno mekšanje!T poč.mekš.≅ (0,7 – 0,8) A1raspad M i koag. K
(OT)T = f ((HV)T, %K) slijedi:Posljedica snažnog mekšanja čelika biti će i znatno sniženje OT(koalescencija karbida).
![Page 50: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/50.jpg)
1. OTPORNOST NA POPUŠTANJE Posebna svojstva
ČELIK TREBA IMATI:VISOKU TVRDOĆU NAKON POPUŠTANJA i VISOKU TVRDOĆU PRI POVIŠENIM TEMP. } ⇑ Nerastvorenih K i ⇑ HRCT → OP
ŽILAVOST:na sobnoj i radnoj (povišenoj) temperaturi
TOPLINSKI UMOR ?
![Page 51: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/51.jpg)
2. KALJIVOST Posebna svojstva
a) ZAKALJIVOST
b) PROKALJIVOST
ZN: tlačna, vlačna
Berns-ov dijagram!ČELIK UVIJEK TREBA ZAKALITI NA MAKSIMALNU TVRDOĆU (osim VL. A.Č.T.R. i BRČ), POPUSTITI NA ϑP,OPT.
Rp0,2 = f (HRCr) ϑp = f ( HRC opt.)
![Page 52: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/52.jpg)
3. DIMENZIJSKA STABILNOST U RADU Posebna svojstva
Promjene oblika u radu:
-visokih σ ispod Rp0,2 (elastične deformacije),→ presjek?
-visokih σ iznad Rp0,2 (trajne deformacije) - nedozvoljeno!
-prirodno ili forsiranog starenja P,S, masovni kvalitetni i plemeniti –
M ⇒ P- smanjenje volumenaAz ⇒ B (M)- povećanje volumena
Umjetno starenje nakon popuštanja
![Page 53: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/53.jpg)
4. VELIČINA AUSTENITNOG ZRNA Posebna svojstva
Veličina A zrna:
- Parametara austenitizacije ϑa, ta
- Metalurškoj preradi
Porast A-zrna spriječava se:
- prisutnošću sitnih teško topivih nečistoća,- prisutnošću sitnih, jednoliko dispergiranih K po granicama zrna (npr. V4C3 karbid).
![Page 54: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/54.jpg)
5. DIMENZIJSKA POSTOJANOST PRI KALJENJU Posebna svojstva
“Bezdeformacijsko kaljenje”?
Deformacije:
- Volumena (A→M - ↑volumena), legirati ~ 15 % Az tvrdoća- Oblika (iskrivljenje)
![Page 55: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/55.jpg)
5. DIMENZIJSKA POSTOJANOST PRI KALJENJU Posebna svojstva
![Page 56: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/56.jpg)
Posebna svojstva5. DIMENZIJSKA POSTOJANOST PRI KALJENJU
![Page 57: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/57.jpg)
5. DIMENZIJSKA POSTOJANOST PRI KALJENJU Posebna svojstva
Oznaka čelika %C %Mn %Cr %Mo %W
90MnCrV 8 0,9 2
105 WCr 5 1 1 1 1,2
X210Cr 12 2,1 12
X 100CrMoV 5 1 1 5 1
Važnost: Alati se ne smiju nakon kaljenja brusiti (modulna glodala, komplicirane rezne ploče štanci, precizni kalupi s finim gravurama)
![Page 58: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/58.jpg)
PROIZVODNI ZAHTJEVI
1. Cijena ? Što kvalitetniji materijal
2. Mogućnost nabavke
3. Obradljivost OČ (rezanje, brušenje)- sferoidizirana mikrostruktura- brušenje visokokarbidnih AČ teško!- elektroerozijom- foto nagrizanje….
Dodatak za obradu…
4. Otpornost na razugljičenje%C, ϑa, obvezna ZAŠTITA!
Dodatak za obradu kovanih šipki od alatnog čelika
Gotova dimenzija promjer ili debljina stranicemm
Dužina šipki do3500 mm
Dužina šipki3500 – 6000 mm
iznad do uključno
dodatak za obradu
dodatak za obradu
16 25 2,6 -
25 40 3 -
40 63 4 6
63 80 5 7
80 100 6 8
100 125 7 10
125 160 9 12
![Page 59: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/59.jpg)
1. Cijena ? Što kvalitetniji materijal
Cijene visokolegiranog čelika za topli rad (npr. X 38 CrMoV 5 1) ovisno o načinu proizvodnje (pretaljivanja)
Konvencionalna + STO ESR VAR
1 (28 kn/kg) 1,5 2,0
Usporedba cijene alatnih čelika proizvedenih konvencionalnim načinom i PM
Alatni čelik za hladni radBrzorezni čelik
Konvencionalno PM Konvencionalno PM
X155CrVMo121 X220CrVMo134(K190 ISOMATRIX)
HS 6-5-2 HS 6-5-3S 790 ISOMATRIX
1 8 – 10 1 (60...70 kn/kg) 4 – 5 (250...300 kn/kg)
![Page 60: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/60.jpg)
Elektroerozija omogućuje:
• jednostavniju izradu kompliciranih geometrijskihoblika alata (npr. raznih gravura ili gnijezdakalupa)
• veću produktivnost• veću radnu preciznost• učinkovitu i ekonomičnu alternativu klasičnim
OOČ• obradu prethodno kaljenih i poboljšanih čelika• poliranje šupljina u alatu i izradu koničnih provrta• obradu nepristupačnih dijelova predmeta
utjecaj na alatne čelike(zbog ugrijavanja):
1. mikrostrukturu2. stanje naprezanja3. stvaranje pukotina4. tvrdoću, čvrstoću5. sadržaj C i Me
![Page 61: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/61.jpg)
Mikrostruktura nakon elektroerozijskeobrade na poprečnom presjeku:
a) čelika X 100 Cr Mo V 5 1 (tvrdoće 57 HRC) (i raspored tvrdoće)b) čelika 90 Mn V 8 (1026 mJ)c) čelika HS 6-5-2 (1026 mJ)a)
c)
b)
![Page 62: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/62.jpg)
Raspored tvrdoće po poprečnom presjeku nakon obrade elektroerozijom raznih alatnih čelika /2/
RASTALJENA ZONA ZONA UTJECAJA TOPLINE (ZUT)PUKOTINE
![Page 63: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/63.jpg)
Karakteristike AČ
![Page 64: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/64.jpg)
SPECIFIČNOSTI TOPLINSKE OBRADE ALATNIH ČELIKA
1. ŽARENJA2. KALJENJE3. POPUŠTANJE4. POVRŠINSKE TOPLINSKE OBRADE
ŽARENJE ZA REDUKCIJU ZAOSTALIH NAPREZANJA
Nastanak:
- nejednolikog ohlađivanja nakon: valjanja,kovanja, zavarivanja, lijevanja
- nakon hladne deformacije (savijanja, ravnanja)- nakon grube OOČ)- nakon eventualnih strukturnih tansformacija
(parcijalno zakaljivanje nakon valjanja VLAČ)
- nedozvoljene deformacije prigrijanju
- lom (npr. pri transportu)
![Page 65: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/65.jpg)
ŽARENJE ZA REDUKCIJU ZAOSTALIH NAPREZANJA
Fizikalna osnova redukcije ZN:Rp0,2 = f (ϑ)
Posljedice: - nema strukt. promjena- ZN ≈ 40…80 N/mm2
- trajna deformacijaParametri: ϑž, tž, hlađenje- sporo
Primjena: - AČ nakon grube OOČ- nakon normalizacijskog žarenja- prije nitriranja ako se alat ne TO- nakon poboljšavanja
Tem
pera
tura
°C
A1
Vrijeme
400..650 °C/ 2..4 hsporo (npr. u peći)
S = T (c + lg t)Larson Millerov parametar
![Page 66: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/66.jpg)
SFEROIDIZACIJSKO ŽARENJE
Žarenje pri T oko A1 po potrebi osciliranjem oko A1 uz sporo hlađenje u cilju postizanja dovoljno mekog stanja za određenu namjenu, stanja najnižih mogućih ZN te uglavnom kuglastog oblika K
Fizikalna osnova SŽ:- Površinske napetosti (Rm)- Niska E → min. A/V
Rezultat: - ↓ Rm, H, ↑K, A- olakšano rezanje (grubi sferoid K)(srednje sferoidizirani K)- ↑ obradivost deformiranjem- TO lošija
Parametri: ϑsž, tž= 2…4 h (f (debljine K, hlađenje - sporo ≈ 50 K/h, zaštita
![Page 67: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/67.jpg)
ϑs < A1-samo eid-
karbidi
podeutektoidni čelici:
- ugljični AČs < 0,8 %C- AČ: 45WCrV7, 60WCrV7- NLAČ za TR 55NiCrMoV6- Čelici za poboljšavanje
ϑs > A1- sferoidizirajuse nešto i K′′
- nadeutektoidni čelici
Razbijanje K′′ ljuske:
- hladnom deformacijom (mehanički)- kaljenjem s ϑa < Acm + ϑs < A1- normalizacija: ϑn > Acm + ϑs >A1
Posebni oblici sferoidizacije:
- Izotermička sferoidizacija Č za kotrljajućeležaje,
BRČ...
SFEROIDIZACIJSKO ŽARENJE
![Page 68: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/68.jpg)
TEHNOLOŠKI PROCES IZRADE PREDMETA
![Page 69: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/69.jpg)
NORMALIZACIJSKO ŽARENJE
Grijanje: ϑn = A3 + 30...70 °C –podeutektoidniϑn = A1 + 50...70 °C –nadeutektoidni
Hlađenje na zraku: vkd
P-zrno malo, iznad A1 visoku E (sitno zrno!)
Primjena:
- otklanjanje nepoželjne sekundarne strukturenadeutektoidnih Č. (karbidi, trakasta, …)
- otklanjanje grubozrnatosti (lijevanje, valjanje, kovanje, čim ↑ °C pri TO)
Posebni oblici normalizacije:- razbijanje K-ljuske ϑn > Acm (ulje)+ ϑs >A1- Izotermička normalizacija (VLAČ – jer se na
zraku djelomično zakale)
Normalizacija se izvodi kod proizvođača AČ. Čelik se isporučuje ili u normaliziranom ili češće u meko žarenom stanju!
Tem
pera
tura
°C
A1
Vrijeme
ϑn
V V (zrak)hl kd≤
![Page 70: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/70.jpg)
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
Karakteristike AČ: visok sadržaj C (nadeutektoidni i podeutektički)Osim ugljičnih AČ postoje i legirani. Me se dodaju u cilju:- povišenja OT- povišenja OP- povišenja prokaljivosti- dimenzijske stabilnosti pri kaljenju- smanjenja rizika loma (voda, ulje, topla kupka, zrak!)
Postupci TO (kao i kod konstr.)Realizacija TO traži:- Različitu tehniku (oprema,
visoka ϑa, zaštita,… ) i- Puno pažnje
Tem
pera
tura
°C
ϑ TO
ugrijavanje progrijavanje držanje ohlađivanje Vrijeme
grijanje
površina
jezgra
jezgra
površina
ukupno vrijeme ugrijavanja
AUSTENITIZACIJA- , t- zaštitaϑa a
REŽIM GRIJANJA GAŠENJE
ϑa
![Page 71: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/71.jpg)
Presjek vakuumske peći
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
ZAŠTITA PRI KALJENJU AČ
- zaštitna atmosfera- solna kupka- vakuumska peć-pakovanjem u koks, papir,
drveni ugljen, istrošeni granulat itd.
![Page 72: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/72.jpg)
- zbog niske toplinske vodljivosti λ, naročito visokolegirani AČ, λ = f (ϑ)
- eventualno prisutnih zaostalih naprezanja- te nastupa novih toplinskih naprezanja
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
- postupno, ili sporo ugrijavanje, ili- što brojnija predgrijavanja
Utjecaj temperature na toplinsku vodljivosti (λ) raznih čelika
I. predgrijavanje 400 ....500 °C za sve AČII. predgrijavanje 860...880 °C za visokolegirane AČčija je ϑa 960...1150 °CIII. predgrijavanje 1050 °C za BČ. ϑa > 1200 °C
Predgrijavanje se izvodi u pećima ili solnim kupkama
a) Režim grijanja na temperaturu austenitizacije
< 700… 800 °C bez ZAŠTITE> 700… 800 °C potrebna zaštita ( razugljičenje,
pougljičenje i oksidacija):- zaštitna atmosfera- solna kupka- vakuumska peć- pakovanjem u koks, papir, drveni ugljen, istrošeni
granulat itd.
![Page 73: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/73.jpg)
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
TRANSFORMACIJE PRI UGRIJAVANJU:Čelik u polaznom stanju sadrži strukturu F + K (Kid , K” i Ke)
Austenitizacijom težimo strukturi: Za podeutektoidne AČ AZa nadeutektoidne čelike A + xK” (x<1)Za podeutektične čelike A + xK” + Ke (x<<1)
b) Izbor temperature austenitizacije
za podeutektoidne ϑa = A3 + 30...70 Cza nadeutektoidne ϑa = A1 + 50...70 Cza ugljične: FeCza legirane: pseudobinarni FeC
![Page 74: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/74.jpg)
b) Izbor temperature austenitizacije
Dijagrami FeC i pseudobinarni FeC (2%Mn)
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
![Page 75: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/75.jpg)
b) Izbor temperature austenitizacije
Za podeutektične čelike vrijedi tzv. KRITERIJ 0,6 %C: griju se na onu ϑa koja osigurava barem 0,5...0,6 %C otopljenog u austenitu. Neotopljeni K!
Obavezna zaštita: - zaštitna atmosfera- solna kupka- vakuumska peć- pakovanjem u koks, papir, drveni ugljen, istrošeni granulat itd.
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
![Page 76: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/76.jpg)
b) Trajanje austenitizacije
FeC i TTS dijagrami podeutektoidnog čelika
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
![Page 77: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/77.jpg)
c) Gašenje
Mikrostruktura:
na ϑa: A + xK” (+ Ke) (Ke u slučaju podeutektičnih čelika)
u kaljenom stanju: M + Az + xK” (+ Ke) pri čemu je x < 1
Transformacije pri gašenju
Nadkritično gašenje!
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
![Page 78: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/78.jpg)
c) Gašenje
Faza Az nepoželjna (osim 15 % "bezdeformacijsko kaljenje")Pretvorba Az → mijenja dimenzije i izaziva naprezanja i lom
Eliminacija: - DH ( prikladno za C i niskoleg. AČ + podeutektične )- dovoljno visoko popuštanje → Az ⇒ B - opasnost "krhkosti 300 °C"
ili Az ⇒ Kp + M” IV. stadij pop. - sekundarna tvrdoća
a) Režimom TO (prikladnim) izbjegavati Az:VAz = e –1,1 • 10-2 (Ms- ϑg) vrijedi za ϑg < Ms
pri čemu je: -ϑg - temp. sredstva za gašenje-VAz- volumenski udjel Az-Ms – temperatura početka
stvaranja M
Da bi VAz bio što niži treba biti što veća razlika Ms - ϑg (tj. viši Ms niža ϑg)
Kod C i niskolegiranih AČ (u cilju što manje Az):
b) DH neposredno nakon gašenja
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
![Page 79: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/79.jpg)
MARBURGER KOISTINEN:
)(101,1 2gs
Z
M
A eV ϑ−•− −
=
099,0)20230(101,1 2
== −•− −eVZA
138,0)50230(101,1 2
== −•− −eVZA
1. Čelik s 0,8 %CMs = 230 °C
Temperatura sredstva za gašenje, ϑg, °C
Udjel zaostalog austenitaVAz , %
20 10
50 14
2. Čelik 100 Cr6 gašen u vodi, ulju i postupkom Martempering: ϑa = 845 °C , Ms = 215 °C, ϑTK=230 °CNačin gašenja % AZ
kontinuirano u vodi do 20 °C 5,8kontinuirano u ulju do 20 °C 7martempering ϑTK =230 °C/zrak 10,6martempering ϑTK =230 °C/voda 6,1
gašen u vodi
ϑg < Ms
c) Gašenje
Način gašenja za izbjegavanje Az:
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
![Page 80: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/80.jpg)
c) Gašenjeb) DH neposredno nakon gašenja
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
![Page 81: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/81.jpg)
c) Gašenje
Zaključak:
U cilju što manjeg udjela Az čelik treba:• austenitizirati na donjoj dopuštenoj ϑa te gasiti• najintenzivnije dopušteno ili
nakon martemperinga što brže (ulje, voda)na najnižu moguću temperaturu sredstva za gašenje
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
![Page 82: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/82.jpg)
c) Gašenje
TEHNIKE GAŠENJA ALATNIH ČELIKA
KALJENJE ALATNIH ČELIKA
![Page 83: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/83.jpg)
1005/8t=λPARAMETAR HLAĐENJA
c) GašenjeKALJENJE ALATNIH ČELIKA
![Page 84: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/84.jpg)
POPUŠTANJE ALATNOG ČELIKA
1. Mikrostruktura kaljenja (gašenja): = f (sastava, ϑa, gašenja):
MM + AzM + Az + xK″M + Az + xK″ + Ke
M + P + B ( +F)B
2. Tvrdoća3. Zaostala naprezanja
![Page 85: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/85.jpg)
POPUŠTANJE ALATNOG ČELIKA
![Page 86: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/86.jpg)
II. stadij:
180 ... 320 °C/1h
AZ ⇒ B ″
200 °C/1 h ⇒ M0,25 + Fe 2,4C + B″ + AZ (+ K)
M + AZ + (K)
POPUŠTANJE ALATNOG ČELIKA
![Page 87: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/87.jpg)
Brzorezni i visokolegirani AČ
IV. Stadij:
480 ... 620 °C/1h
AZ ⇒ Kp + M″
Dijagram popuštanjabrzoreznog čelika
POPUŠTANJE ALATNOG ČELIKA
{ { {
Nepp
ez
KxKMKM
KxKAM
++++
+++
////
%12...5
//
%30....15%80...58
![Page 88: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/88.jpg)
POPUŠTANJE ALATNOG ČELIKA
Glavne krivulje popuštanja pojedinih skupina AČ (t = 1h)
Parametar popuštanja: P = T (C + lg t) (HRC = F (P))
![Page 89: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/89.jpg)
POPUŠTANJE ALATNOG ČELIKA
Dijagram popuštanja čelika 90MnCrV 8 (0,9 %C, 2,0 %Mn, 0,3 %Cr, 0,1 %V)
![Page 90: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/90.jpg)
POPUŠTANJE ALATNOG ČELIKA
Dijagram popuštanja čelika 90MnCrV 8ϑa = 775 °C/ ulje; tp = 1h
(0,9 %C, 2,0 %Mn, 0,3 %Cr, 0,1 %V, dimenzije: 50x50x12 mm)
![Page 91: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/91.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATA
- djelovanjem topline- difuzijom- nanošenjem- mehaničkim putem
modificiranje OTMikrostruktura površinskog sloja OK
stvaranje nove TBC itd
Toplinsko djelovanje na alatPrianjanje na podlogu (OT, Rmt, Rd)
ČELICI 250 °C < Temperatura popuštanja > 250 °C
Čelici za hladni rad - brzorezni čelici
- ugljični niskolegirani - čelici za topli rad
- ledeburitni alatni s 12 % Cr - ledeburitni alatni s 12 %Cr + 1 %V
- čelici za cementiranje - čelici za nitriranje
- čelici otporni na koroziju - čelici za poboljšavanje
![Page 92: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/92.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATA
![Page 93: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/93.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATA
PLAMENO KALJENJE
-grijanje plamenom predmeta većih dimenzija
-viša ϑa = 50...100 °C-δ > 2 mm
INDUKCIJSKO KALJENJE
-brže ugrijavanje-više ϑa-opasnost pukotina pri ugrijavanju pa će trebati predgrijavati-δ = f (KHz), parametara,...
KALJENJE DJELOMIČNIM URANJANJEM
-rastaljena solna kupka-ϑa > 150...200 °C-u slučaju pojedinačne obradbe kada nijeopravdano plameno ili indukcijsko kaljenje ni tehnički ni ekonomski
POSTUPCI POVRŠINSKOG KALJENJA: M, dubina, kratkotrajno, osjetljivost na gr.,polazna mikrostruktura?,deformacije
![Page 94: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/94.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATAKALJENJE LASEROM
-103-106 W/cm2
-kratko vrijeme: djelić sekunde-bitno viša ϑa-široko se mogu varirati dubine-samoohlađivanje vrlo intenzivno 106-107 K/s-više tehnika površinskog otvrdnjavanja: kaljenje s i bez rastaljivanja
-mikrostruktura u površini: fini M + Az u slučajurastaljivanja ledeburitnih čelika: fina ljevačkastruktura: M (+Az) + Ke visoka OT abrazijom
-primjena: parcijalno kaljenje:npr. površina velikih alata:-bridova za zatvaranje-vodilice-noževi za granuliranje polimera itd.
KALJENJE ELEKTRONSkiMSNOPOM
-pretvorbom kinetičke energije visoko ubrzanih čestica na površinu obratka precizno se može regulirati energija i dubina, (u vakuumu)-samoohlađivanje
![Page 95: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/95.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATA
IMPULSNO KALJENJE
- energetskim impulsima (0,5 do 50 ms)- minimalne deformacije- Male dubine: δ = 0,05 … 0,5 mm- ohlađivanje: samoohlađivanjem ili sredstvom- koristi se visokofrekventno ugrijavanje,
snopom elektrona, laserskim snopom ili plazmom.
- primjena: - tračne pile- rezni alat- britvice itd.
![Page 96: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/96.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATA
TOPLINSKO KEMIJSKI POSTUPCI(TERMOKEMIJSKI POSTUPCI)
DIFUZIJSKI POSTUPCI- nemetala- metala- metala i nemetala
POSTUPCI PREVLAČENJA- CVD- PVD- PACVD
![Page 97: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/97.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATA
CEMENTIRANJE-C (N)-pri ≈ 900 °C-obično u ganulatu-Eht = 0,5 -1,0 mm-niskotemp. popušt.-visoka HX (65 HRC)-visoka OTKarbonitriranje
-iako su AČ visokougljični-cilj: povisiti udjel posebnih K ( ↑ OT)-imaju višak MePrimjena:-W-Cr(Si) čelici (0,45 … 0,8 %C)-čelici za topli rad (primjena za hladni rad)-brzorezni čelici (za hladni rad – štance)-kalupi za polimere (Č. za cementiranje)
NITRIRANJE (NITROKARBURIRANJE)-N, (C, O)-450 … 580 °C-nitridi → OT (adhezija –ljepljenje)-nema brušenja samo poliranje-ϑp > ϑn-«bez deformacija»
Primjena:-brzorezni (kratko)-alati za topli rad (kalupi za tlačni lijev)-X155CrVMo12 1 (Č4850) s ϑa = 1080 °C-čelici za poboljšavanje, kalupi za preradu polimera
DIFUZIJSKI POSTUPCI -difuzija nemetaIa
![Page 98: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/98.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATA
DIFUZIJSKI POSTUPCI -difuzija nemetaIa
BORIRANJE
-oko 900 °C-boridi-tvrdoće oko 2000 HV-dubine nek. desetaka do 300 μm-OT (AD + AB)-moguća naknadna obrada jezgre
-nema brušenja samo honovanje
Primjena:
-alati za oblikovanje
OKSIDACIJA U VODENOJ PARI
-npr. BRČ pri 550 °C u pari oksidira: Fe3O4, 10 μm→ otpornost prema stvaranju lažne oštrice
![Page 99: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/99.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATA
- ALITIRANJE (FexAl– otpornost na oksidaciju, postojanost u
plinovima sa S
- SILICIRANJE (FexSi) – otpornost prema kiselinama
-900…1100 °C u kupkama-jedan ili više Me-povišenje OT-povišenje korozijskepostojanosti
-otpornost na oksidaciju
- VANADIRANJE ( VC ) 3000…4800 HV0,1- DIFUZIJSKO KROMIRANJE(Cr23C6 1200 HV0,1; Cr7C3 2000 HV0,1)
DIFUZIJSKI POSTUPCI -difuzija metala ( i nemetaIa)
![Page 100: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/100.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATA - prevlačenje
CVDChemical vapourdeposition
-jedan ili više slojeva-TiN, TiC, Ti(CN), Al2O3-tvrdoće 2500…3000 HV0,1-debljine 1…20 μm-OT (AB, AD, OK)-800…1000 °C-poseban režim za AČ zbog visoke ϑ
Primjena:-rezni alat (sinterirani TM,ledeburitni i AČ za topli rad
-alati za oblikovanje
![Page 101: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/101.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATA - prevlačenjePACVD Plasma assistedCVD
-karbidi, nitridi, oksidi, dijamant idijamantu slični spojevi (DLC)
-ϑ ~ 500 °C
PVDPhysical vapordeposition
-slojevi TiN, TCN, TC, oksidi-debljine 2…6 μm-ϑ = 200 - 500 °C
-BRČ (svrdla, glodala…)
-alati za oblikovanje-alati za preradu polimera…
![Page 102: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/102.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATA
TVRDO KROMIRANJE
Cr se elektrolitičkim putem nanosi depozit (2,5...100 μm )- niski koeficijent trenja, inkopatibilnost Fe- otpornost na kiseline, (osim na HCl)- toplinska otpornost do 300 °C- neotporan na udarce
T- glodala
POSTUPAK SULF B.T.
elektrolitički pri 190 °C tijekom 10 min- stvara se FeS oko 5 μm debljine- niska je temperatura pa su prikladni svi A.Č
![Page 103: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/103.jpg)
POSTUPCI POVRŠINSKIH OBRADA ALATA
![Page 104: Alatni materijali](https://reader034.vdocument.in/reader034/viewer/2022050702/553e99624a795946178b457e/html5/thumbnails/104.jpg)