Vir znanja in izkušenj za stroko Portorož, 10.−12. junij 2013 TRDA IN ŽILAVA JEKLA Johann HASENBERGER Böhler Edelstahl, Kapfenberg, Avstrija IZVLEČEK Kdor želi biti strokoven partner oz. dobavitelj oblikovne in »štančne« industrije, si mora pri svojem delu zastaviti zahtevne standarde. Böhler izdeluje in razvija napredna orodna jekla za delo v hladnem z željo po izpolnitvi izrednih zahtev kupcev, na eni strani ob upoštevanju kreativnosti izdelave orodja ter na drugi strani hkrati stroškovne učinkovitosti. 1 UVOD 2 ORODNA JEKLA ZA DELO V HLADNEM Vse faze proizvodnje od taljenja, oblikovanja in procesiranja, pa vse do kontrole kakovosti se vršijo znotraj Bohler-ja na tak način, da lahko tako jeklo, kot uporaba orodja in na koncu koncev vi in mi, živijo oziroma živimo od pričakovane ravni delovanja. Zahteve za oblikovna, rezilna, prebijalna in štančna orodja stalno rastejo. Dan danes je pričakovana precej daljša življenjska doba številnih orodij, kot je bila pred nekaj leti predvsem zaradi vedno večjega pritiska iz vidika stroškov. Iz omenjenega razloga se že v samem Slika 1: Lastnosti Böhlerjevih orodnih jekel za delo v hladnem glede na tehnologijo izdelave INDUSTRIJSKI FORUM IRT 2013 221 TRDA IN ŽILAVA JEKLA Johann HASENBERGER Böhler Edelstahl, Kapfenberg, Avstrija začetku povečujejo zahteve v smislu visoko kvalitetnih jekel. Največji značilnosti takšnih jekel sta visoka trdnost in žilavost orodnega jekla istočasno. Povečevanje žilavosti orodnega jekla je v jeklarski industriji možno na eni strani z izboljšanjem homogenosti jekla, ter na drugi strani s stopnjo čistosti. To je mogoče uspešno opraviti z metalurškim procesom - elektro pretaljevanje pod žlindro-(ESR) ali s proizvodnjo v prahu -MICROCLEAN. Podjetje BÖHLER Edelstahl je inovativni vodja v zgoraj omenjenih tehnologijah. Orodna jekla za delo v hladnem se običajno uporabljajo predvsem pri proizvodnji orodij za aplikacije, kjer temperatura ne presega 200 ° C. Običajno gre to za štančna, prebijalna, vlečna in rezilna orodja. Konvencionalna orodna jekla za delo v hladnem, kot je npr. D2 in jekla z 8% vsebnosti kroma ali pa hitro rezna jekla kot je npr. M2, pogosto izpolnjujejo lastnosti v primeru standardnih aplikacij. V primeru zahtev po trdnosti ali visoki žilavosti pa pridejo na vrsto orodna jekla za delo v hladnem, ki so proizvedena po postopku ESR (elektro pretaljen pod žlindro) ali PM (powder metalurgic). Takšna orodna jekla so npr. Böhler K340 ISODUR in Böhler K490 MICROCLEAN, ki zagotavljajo optimalno trdoto, odpornost na obrabo, trdnost, trajno nihajno trdnost in žilavost. Običajno so vsa takšna jekla višje legirana v primerjavi z orodnimi jekli za delo v hladnem, ki so proizvedena na konvencionalni način, kot je npr Böhler K353. Pri jeklih za delo v hladnem običajno sestoji legirni koncept mikrostrukture iz kaljene martenzitne matrice, v katero so vstavljeni primarni karbidi. Da bi zagotovili visoko trdnost in visoko odpornost proti obrabi je potrebno zagotoviti določeno vsebnost karbidov. Večina mikrostruktur orodnih jekel pridobljena po postopku PM- powder Slika 2: Diagram za lažjo izbiro materiala pri različnih aplikacijah 222 INDUSTRIJSKI FORUM IRT 2013 TRDA IN ŽILAVA JEKLA Johann HASENBERGER Böhler Edelstahl, Kapfenberg, Avstrija metalurgic, vsebuje karbide tipa MK ali pa karbide tipa MC in M7C3 tipa. Pri visoko legiranih hitroreznih jeklih pa so običajno prisotni karbidi tipa MC ali pa MC in M6C. Na samo žilavost in utrujenost materiala predvsem vpliva distribucija oz. razporeditev karbidov, prostorninski delež karbidov in zlasti velikost karbid. Za povečanje trajno nihajne trdnosti in žilavosti orodnega jekla pridobljenega po postopku PM – powder metalurgic, so potrebni karbidi zelo majhne velikosti. Višina trdote, prostorninski delež karbidov in distribucija oziroma razporeditev karbidov so ključni parametri za zagotavljanje visoke odpornosti proti abrazivni in adhezivni obrabi. V zadnjih nekaj letih se teža avtomobilov občutno povečuje, saj so se zahteve za tako in prisotnih emisij kot npr. CO2. To je v nasprotju s prizadevanjem za zmanjšanje emisij in posledično zmanjšanje vpliva na podnebne spremembe. Še en motiv za zmanjšanje teže avtomobilov je povečanje cen goriva. Zaradi večje teže vozil je vsekakor trend razviti strategije za učinkovito gradnjo, ki zagotavlja majhne teže vozil. V okviru lahke konstrukcije, novo razvita visoka in ultra-visoka trdnostna jeklena pločevina ponuja velik potencial glede množičnega zmanjšanja za hkratno povečanje varnostnih standardov. Zaradi njihove zmanjšane temperature oblikovalnosti postajajo tehnologije kot so vroče kovanje kaljenih bor-manganovih jekel vedno bolj in bolj industrijskega pomena. Velika raznolikost jeklenih pločevin z visoko trdnostjo in ultra visoko trdnostjo se giblje od Slika 3: Pregled materialov za rezanje, prebijanje in štancanje visoko-zahtevnih pločevin imenovane teste trkov, varnosti in udobja povečale in vozila so opremljena z obsežno dodatno opremo. Povečanje telesne mase vodi do večje porabe goriva INDUSTRIJSKI FORUM IRT 2013 DP-dvofaznih jekel, TRIP-jekel (transformacija povzroča plastičnost jekla), pa vse do kaljenih jekel kot je npr. 22MnB5. Takšna jekla oz. 223 TRDA IN ŽILAVA JEKLA Johann HASENBERGER Böhler Edelstahl, Kapfenberg, Avstrija pločevine lahko dosežejo natezno trdnost 1500 MPa ali celo več. Pri običajnem mehanskem rezanju visoko trdnih in ultra-visoko trdnih jeklenih delov, se pojavlja zelo visoka obraba orodja, ki nastaja v kombinaciji visoke trdnosti in trdote orodja. Te nove, visoko zmogljive pločevine predstavljajo velik potencial za prihodnost, ki ga je mogoče izkoristiti le, če je ustrezna proizvodna tehnologija skladna z zelo visokim funkcionalnim povpraševanjem. 3 SKLEP Prepričani smo, da se uspeh v orodjarstvu oz. izdelavi orodja, tako na nacionalni kot na mednarodni ravni, začne z izbiro pravega partnerja in pravega materiala. Partner, ki lahko ponuja inovativne rešitve za visoko obremenjena orodja, je dobro oborožen za današnje tehnične in gospodarske izzive. BÖHLER Edelstahl ima definitivno rešitve za vse bolj zahtevne sedanjosti in prihodnosti! 224 INDUSTRIJSKI FORUM IRT 2013