Podstawowe wymagania wobec stali narzędziowych
Jak sugeruje nazwa materiałów zgodnie z obowiązującą klasyfikacją, stale narzędziowe są wykorzystywane do produkcji narzędzi, a także elementów przyrządów pomiarowych i odpowiedzialnych uchwytów. Kluczowe wymagania dotyczące stali narzędziowych są związane z twardością, odpornością na ścieranie i wysoką hartownością. Zerknijmy na podział stali opisany w PN EN ISO 4957:2018-09 i ogólne wymagania dotyczące stali narzędziowych.
Zakres normy PN EN ISO 4957:2018-09
Informacje dotyczące podstawowych wymagań wobec stali narzędziowych znajdziemy w najnowszej normie PN EN ISO 4957:2018-09 pt. Stale narzędziowe. Dokument określa wymagania dla następujących rodzajów materiałów:
- stale narzędziowe niestopowe do pracy na zimno,
- stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno,
- stale narzędziowe stopowe do pracy na gorąco,
- stale szybkotnące.
Wymagania stawiane stalom narzędziowym są zróżnicowane, gdyż pracują one w różnych warunkach, jednak zawsze dążymy do tego samego: zależy nam na osiągnięciu jak największej trwałości narzędzia, dlatego podstawowe wymagania są takie same. Zaznaczmy tutaj, że stal narzędziowa to nie zawsze stal jakościowa, ale może nią być.
Twardość, odporność na zużycie ścierne i hartowność stali narzędziowych
Stale narzędziowe musi charakteryzować wysoka twardość, najczęściej to więcej niż 60 HRC (podstawową rolę odgrywa więc węgiel). Narzędzie musi być twardsze niż obrabiany materiał, jednak stal musi też zachowywać ciągliwość i cechować się odpornością na pękanie. Stale narzędziowe muszą być odporne na zużycie ścierne; kluczowa jest też odpowiednia hartowność, która zapewni niezbędną grubość warstwy martenzytycznej. Dodatkowymi warunkami mogą być np. stabilność wymiarów, czy odporność korozyjna na oddziaływanie czynników aktywnych chemicznie.
Podział stali narzędziowych i ich zastosowanie
Stale narzędziowe dzielą się na niestopowe i stopowe, a także na przeznaczone do pracy na zimno i na gorąco. Stale niestopowe do pracy na zimno stosowane są głównie w produkcji narzędzi tnących, ściskowych oraz formujących. Stale stopowe do pracy na zimno charakteryzują się lepszą twardością, odpornością na zużycie i wytrzymałością, co sprawia, że są wykorzystywane w produkcji narzędzi o większych wymaganiach, takich jak matryce czy stemple. Stale narzędziowe do pracy na gorąco mają zastosowanie w produkcji narzędzi narażonych na wysokie temperatury, takich jak formy odlewnicze czy matryce do kucia. Stale szybkotnące to grupa stali o dużym udziale węglików, które wykazują wysoką twardość nawet przy wysokich temperaturach, co sprawia, że są idealne do produkcji narzędzi tnących, takich jak wiertła czy frezy.
Wybór odpowiedniej stali narzędziowej
Przy wyborze stali narzędziowej należy wziąć pod uwagę szereg czynników, takich jak rodzaj obróbki (na zimno czy na gorąco), rodzaj obrabianego materiału, wymagana twardość, wytrzymałość czy odporność na zużycie. Ważne jest również uwzględnienie warunków pracy narzędzia, takich jak temperatura, obciążenie czy występowanie czynników chemicznych. Wybór odpowiedniej stali narzędziowej wpłynie na żywotność narzędzia, jakość wykonywanych elementów oraz efektywność procesu produkcyjnego.
Obróbka cieplna stali narzędziowych
Odpowiednie właściwości stali narzędziowych uzyskuje się poprzez obróbkę cieplną, która obejmuje hartowanie, odpuszczanie oraz wyżarzanie. Hartowanie polega na podgrzewaniu stali do odpowiedniej temperatury, a następnie gwałtownym schładzaniu, co prowadzi do powstania struktury martenzytycznej. Odpuszczanie ma na celu obniżenie twardości i zwiększenie ciągliwości stali, co jest niezbędne do zachowania jej właściwości podczas pracy. Wyżarzanie stosuje się w celu uzyskania jednorodnej struktury oraz poprawy obrabialności stali.
