Руководство по выбору инструментальной стали H13 для горячих работ: эквиваленты SKD61 и 1.2344 для литья под давлением - Блог

В секторах тяжелой промышленности, таких как литье под высоким- давлением (HPDC), экструзия алюминия и горячая ковка, операционная среда чрезвычайно враждебна. В форму для-литья под давлением неоднократно заливают расплавленный алюминий при температуре, превышающей 650 градусов (1200 градусов F), выдерживают под большим тоннажем, а затем обрабатывают смазкой на водной-основе для охлаждения.

Этот жестокий, непрерывный цикл чрезвычайного теплового расширения и быстрого сжатия разрушает обычную сталь. Неизбежным результатом является"проверка тепла"-сеть микроскопических поверхностных трещин, которые образуются на отлитых деталях, что приводит к немедленному бракованию компонентов и катастрофическим простоям производства.

Обратите внимание: данное инженерное руководство разработано исключительно для менеджеров по закупкам и инструментальных предприятий, закупающих необработанные кованые блоки и горячекатаные-круглые прутки для изготовления пресс-форм. Это не относится к готовым-компонентам, отлитым под давлением.

info-1642-958

Чтобы выжить в этих условиях, мировое производство почти полностью полагается на узкоспециализированный сплав хрома-молибдена-ванадия, известный какИнструментальная сталь H13. В зависимости от географического происхождения ваших инженерных чертежей, эта же самая матрица может быть указана каксталь СКД61(JIS) илисталь 1.2344(ДИН).

Заготовка сырьяинструментальная сталь для горячей обработкиэто высокие-покупки. Микроскопическая внутренняя пустота в кованом блоке стоимостью 15 000 долларов не будет обнаружена до тех пор, пока форма не выйдет из строя на прессе. Являясь сертифицированным во всем мирепоставщик штамповой сталиКомпания Promisteel разработала это подробное руководство по выбору поставщиков, чтобы помочь предприятиям определить правильные стандарты чистоты, эквиваленты и параметры обработки для максимизации выхода штампа.

Для отделов закупок, управляющих цепочками поставок тяжелого промышленного инструмента, решающее значение имеет соответствие спецификации сырья жесткости производственного процесса.

Литье под давлением:Ваше предприятие производит формы для литья под высоким- давлением алюминия, магния или цинка (например, блоки двигателей, корпуса трансмиссии).
Экструзия:Вы ищете сырье для экструзионных матриц, оправок или заглушек для алюминия.
Горячая ковка:Ваш инструмент должен обладать чрезвычайной прочностью, чтобы выдерживать тяжелые механические воздействия при работе при-высоких температурах.
Пластиковая инъекция (тяжелый режим):Вы формуете высокоабразивные пластмассы,-наполненные стеклом, где стандартная сталь P20 преждевременно изнашивается, и вам требуется чрезвычайная прочность, присущая марке для горячей обработки.

🔗 [Внутренняя ссылка]: Вы производите вырубные штампы или инструменты для холодной-штамповки, работающие при комнатной температуре?

Сталь для горячей обработки не подходит. Ознакомьтесь с нашим руководством по материалам с высоким-углеродом:

[D2 vs SKD11 Cold Work Tool Steel: Sourcing Guide ->]

Стандартные углеродистые стали и даже прочные стали для холодной обработки, такие как D2, сразу же выходят из строя при горячей обработке. Им не хватает «красной твердости» (способности сохранять прочность при повышенных температурах) и они обладают недостаточной вязкостью, чтобы выдерживать термический удар.

Инструментальная сталь H13достигает своего легендарного статуса благодаря точному равновесию определенных легирующих элементов:

Хром (Cr - 5.0%):Обеспечивает глубокую прокаливаемость, позволяя массивным кованым блокам (часто толщиной более 600 мм) достигать равномерной твердости от поверхности до сердцевины. Он также обеспечивает базовую стойкость к высоко-окислению при высоких температурах.
Молибден (Mo - 1.5%):Критический элемент «красной твердости». Молибден гарантирует, что матрица стали не разрушается и не размягчается под воздействием постоянного тепла расплавленного алюминия.
Ванадий (V- 1.0%):Образует чрезвычайно твердые, стабильные карбиды. Ванадий измельчает зернистую структуру стали, значительно повышая ее устойчивость к абразивному износу и замедляя наступление термической усталости (термическая проверка).
Низкий уровень углерода (C - 0.40%):Намеренно поддерживается ниже, чем у сталей для холодной обработки. Хотя содержание углерода в 0,40% ограничивает максимальную пиковую твердость примерно до 52 HRC, оно гарантирует исключительную ударную вязкость, необходимую для предотвращения разрушения массивных блоков формы под давлением впрыска.

Чтобы международные стандарты не парализовали вашу цепочку поставок, отделы закупок должны признать, что самый доминирующий в мире стандарт огневых работ распространяется во всем мире под разными обозначениями.

Для всех практических инженерных применений стандарты AISI H13, JIS SKD61 и DIN 1.2344 взаимозаменяемы, имеют практически идентичные химические границы и реакции на термо-обработку.

Указанный международный класс	Региональный стандарт	Эквивалентное обозначение материала
США/Северная Америка	АИСИ	H13
Япония / Азия	ДЖИС Г4404	СКД61
Германия / Европа	DIN EN ISO 4957	1,2344 (X40CrMoV5-1)
Великобритания	БС 4659	BH13
Китай	ГБ/Т 1299	4Cr5MoSiV1

Предупреждение при закупках: хотя эти химические пределы стандартизированы, внутренняя чистота стали не стандартизирована. Два блока SKD61 с разных заводов могут иметь одинаковый химический состав, но совершенно разный срок службы. Это подводит нас к самому важному решению о выборе источника: ESR.

При выборе необработанной стали для форм для литья под высоким-высоким давлением (HPDC) указания химической марки недостаточно. Основной причиной преждевременной термопроверки является не неправильный химический состав, а микроскопические не-металлические включения и химическая сегрегация внутри кованого блока.

Для приложений с тяжелыми-нагрузками в закупках должно быть указаноЭШП (электро-шлаковый переплав)материал.

Стандартную сталь плавят в электродуговой печи (ЭДП). Несмотря на экономичность-стали из ЭДП, они содержат микроскопические примеси (серу, фосфор, оксиды). ЭШП – это вторичный процесс нефтепереработки. Слиток стали EAF медленно плавится через химически активный шлак. Шлак действует как микроскопический фильтр, удаляющий практически все примеси.

Изотропные свойства:Стандартная кованая сталь обладает «направленной» прочностью (она прочнее по направлению к волокну, чем против него). СОЭ устраняет эту направленность. Блок ESR H13 одинаково прочен во всех направлениях (поперечном и продольном), что предотвращает растрескивание формы под разнонаправленным давлением впрыска.
Микро-чистота:Устраняя не-металлические включения, метод ESR удаляет микроскопические «начальные точки», где возникают термические усталостные трещины (термопроверка).
Превосходная полируемость:Для форм, требующих высококачественной отделки, абсолютное отсутствие пустот в стали ESR предотвращает появление «питтингов» на заключительном этапе полировки на станке с ЧПУ.

Окупаемость инвестиций в ESR: несмотря на то, что сырье для ESR требует наценки на тонну, оно обычно продлевает срок службы матрицы с 50 000 выстрелов до более чем 100 000 выстрелов, что приводит к значительной экономии средств на предприятии-литья под давлением.

Приобретение сырья премиум-класса бесполезно, если процесс термообработки несовершенен.Инструментальная сталь H13требует очень сложной обработки для достижения оптимального баланса прочности и красной твердости.

Аустенизация (закалка):Блок нагревается до 1020 градусов - 1050 градусов (1870 градусов F - 1920 градусов F). Поскольку H13 очень чувствителен к обезуглероживанию поверхности, его необходимо проводить в вакуумной печи или в строго контролируемой атмосфере.
Закалка:Для достижения максимальной прочности H13 необходимо закалить как можно быстрее, не вызывая деформации. На современных предприятиях применяется закалка азотом под высоким-давлением (в вакуумных печах) или быстрая закалка маслом для очень массивных блоков.
Множественная закалка (важная):H13 НИКОГДА нельзя закаливать только один раз.

Первый характер:540 градусов - 560 градусов (1000 градусов F - 1040 градусов F) для снятия сильных закалочных напряжений и инициирования вторичного закаливания.
Второй характер:Отрегулировано для достижения конечной рабочей твердости. Для литья алюминия под давлением это строго нацелено на44 СПЧ и 48 СПЧ.
Третий характер (необязательно, но рекомендуется):Проводится немного ниже температуры второго отпуска, чтобы обеспечить 100% преобразование остаточного аустенита и максимальную стабильность размеров.

Для менеджеров по закупкам, закупающих большие объемы кованых блоков H13, соответствие международным показателям контроля качества имеет важное значение для устранения несоответствий поставщиков.

Североамериканская ассоциация литья под давлением (NADCA) учредилаНАДКА № 207стандарт, который признан во всем мире как окончательный эталон приемлемости инструментальной стали H13. При поиске материала требуйте МТС, подтверждающие соответствие этим строгим параметрам:

Ультразвуковой контроль (УЗ):Блок должен быть на 100% проверен УЗК, чтобы гарантировать отсутствие внутренних пустот или серьезной сегрегации. Приемлемые стандарты включают SEP 1921 (Класс E/e) или его эквивалент.
Микро-Ограничения на диапазоны:Сталь должна иметь минимальные полосы сплава (расслоение сплавов) при микроскопической оценке.
Испытание на ударную вязкость (надрез Шарпи V-):Поставщик должен предоставить данные испытаний, доказывающие, что материал соответствует минимальным требованиям по поглощению ударов в поперечном направлении.

🔗 [Внутренняя ссылка]: Вы не уверены, требует ли ваше приложение термического сопротивления

Сталь горячей обработки или абсолютная износостойкость стали холодной обработки?

Вернемся к нашему сравнению основных материалов:

[Mold and Die Steel Sourcing Guide -> ]

Вопрос 1: Можем ли мы использовать стандартную EAF H13 для алюминиевой формы для литья под давлением- вместо ESR, чтобы сэкономить деньги?

О: Это крайне нецелесообразно при длительном производстве. Стандартный материал EAF приемлем для небольших-прототипов или инструментов для экструзии при низком- давлении. Однако при литье под высоким-алюминием под высоким давлением отсутствие изотропной вязкости стали из ЭДП резко ускорит термопроверку, что приведет к преждевременному выходу из строя формы и перечеркнет любую первоначальную экономию сырья.

В2: Какова оптимальная рабочая твердость SKD61 при экструзии алюминия?

О: Для алюминиевых экструзионных матриц (которые подвергаются сильному абразивному износу и давлению) сталь обычно закаляется до более высокой твердости, чем формы для литья под давлением-, обычно между 48 и 52 HRC.

В3: Можно ли отремонтировать треснувшую форму H13 с помощью сварки?

О: Да, H13 и 1.2344 можно сваривать, но это сложный металлургический процесс. Пресс-форму необходимо предварительно -нагреть примерно до 320 градусов (600 градусов F) перед сваркой, поддерживать эту температуру во время ремонта, а затем сразу же после этого -снять напряжение (закалить), чтобы предотвратить разрушение зоны теплового-воздействия (ЗТВ).

Вопрос 4. Кованые блоки H13 поставляются предварительно-закаленными?

О: Нет. Необработанная инструментальная сталь для горячих работ поставляется в отожженном состоянии (обычно не более 235 HB). В этом мягком состоянии производственное предприятие может использовать механическую обработку с ЧПУ для вырезания сложной геометрии полости перед отправкой блока на окончательную вакуумную термообработку.

Вопрос 5. Почему так важен предварительный-нагрев пресс-формы?

Ответ: Впрыск расплавленного алюминия при температуре 650 градусов в «холодную» (комнатную температуру) форму H13 вызывает сильный тепловой удар, который может мгновенно расколоть сталь. Формы должны быть предварительно-нагреты снаружи примерно до 150 - 200 градусов (300 градусов F - 390 градусов F) перед началом производства, чтобы минимизировать температурную дельту.

В отраслях-литья под давлением и экструзии отказ инструментов недопустим. УказаниеИнструментальная сталь H13(или его глобальные эквивалентысталь СКД61исталь 1.2344) гарантирует, что на вашем производственном предприятии используется правильная металлургическая матрица для работы в экстремальных температурных условиях.

Однако соблюдение требований по химическому составу само по себе не предотвращает термопроверку. Настоящая эффективность производства достигается за счет партнерства с поставщиком стали, способным поставлять структурно безупречные кованые блоки, прошедшие очистку ESR-.

Промистилявляется всемирно признаннымпоставщик штамповой стали, специализирующаяся на крупнотоннажных-поставках инструментальных сталей для горячих работ премиум-класса. Наши кованые блоки и круглые прутки проходят строгие испытания UT в соответствии с требованиями NADCA-UT и доступны как в стандартном, так и в -рафинированном состоянии, что значительно снижает риски механической обработки и увеличивает время безотказной работы пресса.

Обеспечьте стабильную и высокодоходную-цепочку поставок для своего инструментального цеха уже сегодня:

🛒 [Ознакомьтесь с нашим ассортиментом инструментальной стали для горячих работ (H13/SKD61) ->]

📩 [Свяжитесь с нашим отделом продаж в металлургической промышленности для получения ценового предложения по блокам ->]