Przygotowanie hartowanych półfabrykatów do wycinania drutowego

FORUM NARZĘDZIOWE OBERON
F
N
NUMER 1 (38) 2009
Przygotowanie hartowanych półfabrykatów
do wycinania drutowego
W każdej fazie procesu przetwarzania stali narzędziowej w ostateczną postać wyrobu powstają naprężenia. Usuwanie zbędnego naddatku prowadzi do
osiągnięcia żądanej przez konstruktora dokładności kształtu, jednocześnie w poszczególnych fazach procesu technologicznego do naprężeń już istniejących w
materiale dochodzą naprężenia z warstwy wierzchniej wywołane kolejną obróbką.
Trwałość i wytrzymałość użytkową osiąga się między innymi przez poddanie stali obróbce cieplnej. Obróbka cieplna stali polegająca na ogrzaniu przedmiotu do temperatury powyżej 723 ºC usuwa istniejące naprężenia w materiale, zaś
gwałtowne chłodzenie do temperatury otoczenia wprowadza nowy stan naprężeń, będący skutkiem przemian strukturalnych.
Efekt synergii naprężeń ujawniający się w ostatniej operacji może odbiegać
od oczekiwań konstruktora i technologa. W stali narzędziowej mogą pojawić się
mikro pęknięcia, które są zauważalne dopiero podczas badań spójności materiału w świetle ultrafioletowym.
Pęknięcia występujące na pomocniczych powierzchniach form wtryskowych
nie eliminują narzędzia z eksploatacji. W niektórych przypadkach, dopuszcza się
do eksploatacji formę wtryskową po naprawie ubytków powierzchni kształtujących poprzez napawanie miejscowe i obróbkę materiału. Powodem takiego działania jest brak zamiennika, duży koszt wykonania formy oraz kary umowne związane z niedotrzymaniem terminu realizacji zamówienia.
Pęknięcia stempli lub matryc wykrojników wykluczają ich użycie produkcyjne
ze względu na pracę udarową. Najczęstszą metodą wykonywania stempli i matryc jest niewątpliwie wycinanie na elektroerozyjnej drążarce drutowej z uwagi na
możliwość osiągnięcia bardzo dużej dokładności wymiarowej jak również odpowiedniej klasy chropowatości powierzchni, jednak podczas cięcia skomplikowanych kształtów pęknięcia mogą występować dopiero w końcowej fazie obróbki,
co naraża wykonawcę na nieprzewidziane dodatkowe koszty.
Aby tego uniknąć należy zwrócić uwagę na odpowiedni proces technologiczny w przygotowaniu półfabrykatów do cięcia, w którym najważniejszy jest przebieg procesu hartowania, zwłaszcza elementów o większej grubości, gdyż nawet odpowiednio długi proces grzania w jednej temperaturze nie gwarantuje uzyskania jednakowej temperatury pomiędzy rdzeniem materiału a jego krawędziami. Skutkować to może wprowadzeniem dodatkowych niepożądanych naprężeń
podczas odpuszczania, które trudno jest usunąć, nawet w procesie odprężania.
Na przykładzie stempla, omówiono sposób przygotowania półfabrykatu do
wycinania żądanego kształtu stempla na elekroerozyjnej drążarce drutowej:
10
Materiał wyjściowy – kostka 110 x 200 x 200mm gatunek 1.2379 - ( NC11LV):
operacja nr 1 – frezowanie gabarytu, wiercenie otworów startowych ( jeśli
operacja frezowania wymaga długiego czasu obróbki, warto detal dodatkowo odprężyć),
operacja nr 2 – hartowanie, które proponuję rozpocząć od temperatury
650ºC i zwiększać ją co pół godziny o 50ºC do osiągnięcia temperatury hartowania. Spowoduje to równomierne nagrzanie materiału bez niepożądanych zmian
strukturalnych,
operacja nr 3 – odpuszczanie, standardowo do uzyskania odpowiedniej twardości,
operacja nr 4 – szlifowanie bazy do cięcia,
operacja nr 5 – odprężanie, które najlepiej wykonać wygrzewając detal w piecu w temperaturze 200ºC przez 8 – 12 godzin. Studzić wraz z piecem,
operacja nr 6 – wycinanie drutowe,
operacja nr 7 – odprężanie analogicznie jak w operacji nr 5. Warto pamiętać,
iż samo cięcie na elektrodrążarce wprowadza dodatkowe naprężenia powierzchniowe*), które również mogą przyczynić się do wystąpienia pęknięć, nawet po jakimś czasie od zakończenia cięcia.
Przedstawiona kolejność operacji minimalizuje ryzyko powstawania uszkodzeń stempla, które uniemożliwią jego eksploatację, a tym samym ograniczą dodatkowe nieplanowane koszty.
Artykuł powstał na bazie doświadczeń firmy PROMET Anna Oczachowska z
Inowrocławia.
Marek Oczachowski
___________________
*) Korzeniewski H.: Pękanie stali narzędziowej jako skutek synergii naprężeń.
Konferencja WW’07. Mat. IBEN (przyp. autora)