Wydarzenia

Print

Sympozjum PLASTECH - Serock 2004

Temat referatu :Nowoczesne wysoko - chromowe stale narzędziowe do produkcji form wtryskowych.

autor: Rafał Sankowski

opracowano na bazie materiałów huty Boehler Edelstahl.

 

1.0 Wstęp.

2.0 Główne obszary stosowania stali narzędziowych w budowie form wtryskowych.

3.0  Wymagane własności stali dla poszczególnych zastosowań.

4.0 Stale stosowane przy budowie form.

4.1 Stale wysoko – chromowe odporne na korozję.

4.2 Stale ulepszone cieplnie.

4.3 Stale proszkowe.

4.4 Stale wysoko stopowe stosowane w budowie form wtryskowych.

 

1.0 Wstęp

Niniejszy artykuł ma na celu przedstawienie specjalistom zajmującym się budową form tendencji rozwojowych w tej dziedzinie. Zapoznanie się z prezentowanymi tutaj informacjami pomoże w doborze odpowiednich materiałów na poszczególne elementy formy. Z doświadczeń huty Böhler Edelstahl wynika, że udział stali nierdzewnych stale wzrasta przy budowie nowych jak i remontach starych form wtryskowych.

Co jest powodem tego stale rosnącego trendu stosowania stali nierdzewnych?

Najogólniej rzecz biorąc powodem są realne korzyści zarówno dla producenta i użytkownika formy. Duży udział ma również czynnik estetyczny – ładna konstrukcja kojarzy się z dobrą konstrukcją świadczy o solidności jej wykonania jest wizytówką najwyższej jakości.

Wizualne wrażenie, które wywiera dany produkt, jest jednym z czynników decydujących o powodzeniu u klientów. Interesująco zaprojektowany wyrób o doskonałej powierzchni ma szanse być wyrobem dobrze sprzedawanym. Klienci cenią ładne wykonanie wnętrza samochodu, ładne i praktyczne w obsłudze elementy gospodarstwa domowego, telefonów itd. W celu spełnienia oczekiwań wykonania formy i wymagań klienta co do jakości produktu, funkcjonalności i trwałości oferujemy Państwu optymalny wybór stali narzędziowych do wszystkich zastosowań.

 

2.0 Główne obszary stosowania stali narzędziowych w budowie form wtryskowych

Wykonawca formy i projektant wyrobu z tworzywa wie dokładnie jakie funkcje ma spełniać wykonywany produkt. W poniższej tabeli 1 przedstawione zostały stale, spełniające stosowne kryteria doboru. Wyrób odpowiedniego gatunku stali na określone elementy formy dokonuję się na podstawie realnych korzyść:

-          bardzo dobra obrabialność

-          powtarzalna jakość

-          homogeniczne własności materiału

-          odpowiednia odporność na korozję

 

Tabela 1 Przedstawia zastosowanie odpowiednich gatunków stali na poszczególne elementy formy.

Część formy	Wymagania		Wr. No
Wkładki i elementy formujące, wkładki	Bardzo wysoka odporność na korozję, lustrzana polerowalność, wysoka odporność na ścieranie i przewodność cieplna	M300	1.2316
		M310	1.2083
		M333	-
	Materiału ulepszone do twardości 44 HRC, o dobrych własnościach obróbczych, obróbczych doskonałych własnościach do fakturowania	M261	42 – 44 HRC
		M461
	Materiały ulepszone do 32 HRC, o doskonałych własnościach skrawnych szczególnie M200, o dobrej polerowalności M201 i M238, doskonale nadające się do obróbki elektroerozyjnej, fakturowania, o wysokich własnościach wytrzymałościowych i udarności	M200	1.2312
		M201	1.2311
		M238	1.2738
	Materiały o wysokiej udarności i odporności na ścieranie charakteryzują się wysoką polerowalnością i możliwością hartowania w powietrzu	K600	1.2767
		W400	1.2343
		W302	1.2344
		W403	-
Formy, wkładki form, okrojniki, śruby, elementy wysoko odporne na ścieranie	Doskonała odporność na korozję, doskonała odporność na ścieranie, wysoka hartowność i utrzymanie wysokiej twardości po odpouszczaniu	M340	-
	Najwyższa odporność na ścieranie niewiele ustępująca węglikom spiekanym przy zachowaniu stosunkowo dużej udarności	M390	stal proszkowa
		K390	stal proszkowa
Ramy form, elementy konstrukcyjne wymagające pewnej odporności na korozję	Materiały ulepszone do 32 HRC o doskonałych własnościach do obróbki skrawaniem, przy zachowaniu nierdzewności, i wysokie własności wytrzymałościowe,	M314	-
		M315	1.2085
Cylindry, wtryskiwacze	Wysoka wytrzymałość na ścieranie	V350	1.7707
		V820	1.8550
Wtryskiwacze	Wysoka odporność na ścieranie	K460	1.2510
		W302	1.2344
	Najwyższa odporność na ścieranie i doskonała odporność na korozję	M390	stal proszkowa
Część formy	Wymagania		Wr. No
Zawory zwrotne	Wysoka odporność na ścieranie	K110	1.2379
	Najwyższa odporność na ścieranie, dobra hartowność i utrzymanie wysokiej twardości po odpuszczaniu – wysoka udarność	K390	stal proszkowa
		M390	stal proszkowa
Kolumny prowadzące, pierścienie i tuleje, płyty mocujące i dystansowe	Dobre własności do obróbki skrawaniem i dobre własności mechaniczne	K945	1.1730
		M200	1.2312
		M201	1.2311
		M238	1.2738
Kolumny prowadzące		K460	1.2510
Wypychacze		K510	1.2210
		W302	1.2344

 

W przedstawionej tabeli 2 znajdują się gatunki materiałów stalowych i ich składy chemiczne najczęściej stosowane w budowie form. Stale te możemy podzielić na następujące grupy:

-          stale odporne na korozję

-          stale do ulepszania cieplnego

-          stale ulepszone cieplnie

-          stale do azotowania

-          stale proszkowe

-           

Tabela 2 Skład chemiczny stali używanych w budowie form wtryskowych

 

Back to top

3.0  Wymagane własności stali dla poszczególnych zastosowań.

            W przemyśle przetwórstwa tworzyw sztucznych narzędzie musi spełnić następujące wymagania:

-      długa żywotność narzędzia

-      stale wysoka jakość wypolerowanych powierzchni i jej przełożenie na wykonywane elementy

-          doskonałe odwzorowanie wykonywanego elementu

-          powtarzalność produkcji

Stale jakie proponuje się dla przetwórstwa tworzyw wykazują wysokie właściwości co do przewodności cieplnej, odpowiednio wysoką odporność na korozję. Równie ważne jest zachowanie wysokiej stabilności wymiarowej i wysokich własności mechanicznych, czyli odporności na ściskanie, ścieranie i udarność. Odpowiedni dobór w/w własności gwarantuje, że wykonany element spełni zadanie a jego wydłużona żywotność znajdzie przełożenie w optymalizacji kosztów. W rezultacie podniesienie żywotności formy znajdzie odbicie w obniżeniu kosztu jednostkowego wykonywanego elementu.

W wyniku długoletnich badań, doświadczeń i stałych kontaktów z przedsiębiorstwami przedsiębiorstwami branży tworzyw sztucznych huta Böhler wypracowała pewną gamę materiałów stalowych z przeznaczeniem na formy. Ich odpowiedni skład chemiczny, odpowiedni proces produkcji i odpowiedni obróbka cieplna zagwarantuje, że wykonane elementy uzyskają wysokie własności wytrzymałościowe spełniając bardzo wysokie wymagania odbiorców finalnych co do żywotności formy.

 

Tabela 3. Odpowiednie własności materiału i wynikające z tego korzyści.

Profit	Własności
Wydłużenie żywotności narzędzia	Wysoka odporność na ścieranie
Skrócenie czasu operacyjnych	Bardzo dobra przewodność cieplna
Odporność na korozję, wyeliminowanie lub znaczna redukcja napraw i regeneracji	Najwyższa odporność na korozję
Stała i powtarzalna ilość cykli pracy narzędzi, co znajduje odzwierciedleni w gospodarce naprawczej	Najwyższe własności mechaniczne, wysoka odporność na ściskanie, ścieranie i udarność – zastosowanie w stali nowoczesnych procesów metalurgicznych – przetop elektrożużlowy, wytop w próżni i metalurgia proszków
Podwyższenie polerowalności	Wysoka czystość materiału stalowego, jednorodny skład chemiczny uzyskany za pomocą przetopu elektrożużlowemu oraz w próżni.
Wysoka szlifowalność	Wysoka jednorodność materiału
Łatwość obróbki cieplnej	Wiedza techniczna i odpowiednie doradztwo techniczne

 

4.0 Stale stosowane przy budowie form.

Wybór stali przy budowie form uwarunkowany jest wieloma względami, pod uwagę należy brać własności materiału jak i środowisko w jakim elementy będą użytkowane. Stale do budowy form można podzielić na:

- stale odporne na korozję

- stale ulepszone cieplnie

- stale wysokostopowe w wysokich własnościach mechanicznych

- stale do azotowania

- stale proszkowe

 

4.1 Stale wysoko – chromowe odporne na korozję.

Stale odporne na korozję można podzielić na dwie grupy ze wzglądu na stan, w jakim są dostarczane.

Stale do obróbki cieplnej – stal dostarczona w stanie miękkim, wyżarzonym około 240 -280 HB, po obróbce mechanicznej hartowane do twardości ponad 50 HRC.

            Stale ulepszone cieplnie – stal dostarczona w stanie utwardzonym 30 – 32 HRC z zachowaniem kompromisu pomiędzy wytrzymałością wynikającą z twardości a możliwościami obróbczymi. Charakteryzują się również podwyższoną obrabialnością.

 

Materiały w stanie wyżarzonym 220 – 280 HB

Tabela 4 Przedstawi własności stali odpornych na korozję.

	Odporność na korozję	Odporność na ścieranie	Udarność	Polerowalność	Obrabialność	W. no.
M310	++	++	+	++	+++
M330	++	++	++	++	+++
M333	++	++	+++	+++	+++
M340	+++	+++	+	+	++
M390	+++	+++	++	+++	+
N690	+	+++	+	+	+
N700	+	++	+	+	+

 

Materiały w stanie ulepszonym 28 – 32 HRC

Tabela 5 Przedstawi własności stali ulepszonych cieplnie i odpornych na korozję.

	Odporność na korozję	Odporność na ścieranie	Udarność	Polerowalność	Obrabialność	Wr. no.
M300	+++	++	++	+++	+
M314	++	+	+	+	++
M315	++	+	+	+	+++
N685	++	++	+++	++	+

4.2 Stale ulepszone cieplnie

W celu wyeliminowania zmian wymiarowych podczas obróbki cieplnej i pęknięć podczas procesu odpuszczania w wielu przypadkach można zastosować materiały już ulepszone. Materiały tego typu znajdują zastosowanie przy wielkogabarytowych formach, których ulepszenie cieplne byłoby trudne a czasami nie możliwe a z pewnością całkowicie nieopłacalne pod względem ekonomicznym. Materiały te standardowo ulepszone są przez hutę do twardości 280 – 400 HB <29 – 43 HRC>. Twardość ta gwarantuje doskonałe własności do obróbki skrawaniem, ale i zapewnia odpowiednią wytrzymałość na ścieranie i stosowne własności mechaniczne.

 

Tabela 6 Przedstawi własności stali ulepszonych cieplnie.

	Odporność na ścieranie	Udarność	Polerowalność	Obrabialność	Przehartowanie	Szlifowalność	Wr. No.
M200	++	+	+	+++	++	++
M201	++	++	++	+	+	+++
M238	++	++	+++	+++	+++	+++
M261	++	+	+	++	++	+
M461	++	+++	+++	+++	+++	+++

 

4.3 Stale proszkowe

Stale proszkowe są używane gdzie wymagana jest niezwykle długa żywotność narzędzia, poprzez dużą odporność na ścieranie i ściskanie. Materiały takie dzięki swej wytrzymałości na ścieranie znajdują szerokie zastosowanie podczas wyciskania tworzyw wzmocnionych np. włóknem szklanym.

Materiały te dzięki swej jednorodności cechują się najwyższą stabilnością wymiarową i łatwością podczas polerowania.

 

Tabela 7 Przedstawi własności stali proszkowych stosowanych przy budowie form.

	Odporność na korozję	Odporność na ścieranie	Udarność	Polerowalność	Obrabialność	Wr. No.
M390	+++	+	++	+++	++
K390	+	+++	+++	+++	++

 

4.4 Stale wysoko stopowe stosowane w budowie form wtryskowych.

W wielu przypadkach ze względu na swoje właściwości szczególnie wytrzymałościowe stale wysoko stopowe znajdują zastosowanie w konstrukcji elementów form – wkładek formujących które wymagają wysokiej odporności na ściskanie, ścieranie i przewodności cieplnej.

 

Tabela 8 Przedstawi własności stali stopowych stosowanych przy budowie form.

	Odporność na ścieranie	Udarność	Polerowalność	Obrabialność	Wr. No.
K110	++	+	+	+
K340	++	+	+	++
K360	++	+	+	++
K390	+++	+	++	+
K460	+	++	++	+++
K600	+	++	++	++
W300	+	++	++	+++
W302	+	++	++	+++
W400	+	+++	+++	+++
W403	+	+++	+++	+++

Serocck 2004

Top