Dnes a denně musí výrobci forem a střižných nástrojů čelit tlakům na
snižování ceny nástrojů, požadavkům na zvýšení jejich užitné hodnoty
a zkrácení dodací lhůty. Optimální volba výchozího materiálu může při
řešení těchto problémů pomoci a proto informovanost o aktuální nabídce
hutních materiálů je nanejvýš užitečná.
Jednou z cest, jak zkrátit dodací lhůtu
a snížit výrobní náklady je použití materiálů,
které jsou již tepelně zpracovány na požadovanou
tvrdost a jejichž obrobitelnost je taková,
že je lze bez větších problémů obrábět.
Pokud se tyto materiály vyznačují dostatečnou
rozměrovou stálostí a vyhovující svařitelností,
pak je jejich přínos pro výrobce
forem a střižných nástrojů nesporný.
Deutsche Edelstahlwerke GmbH nabízí
nízkouhlíkovou nerezovou ocel CorroPlast,
která se dodává tepelně zpracovaná na 320
HB. Má dobrou svařitelnost, vynikající rozměrovou
stabilitu a odolává korozi v náročném
prostředí. Oceli Plast1 firmy Kind &
Co Edelstahlwerk, oceli RoyAlloy řady 400
americké firmy Edro Specialty Steels byly
vyvinuty především pro výrobu rámů a tvarových
vložek forem; mají zlepšenou rozměrovou
stálost, vysokou houževnatost a dobrou
obrobitelnost po tepelném zpracování,
což zaručuje vysokou a spolehlivou opakovatelnost
mechanických hodnot dodávaných
polotovarů. Svými vlastnostmi se podobají
materiálu 1.2085, ale předčí jej odolností
proti korozi a lepší obrobitelností.
Švédská firma Uddeholm Tooling AB dodává
výrobcům forem speciální tepelně zpracovanou
ocel Uddeholm Nimax Tool Steel, která
je rovněž velmi dobře obrobitelná a nevyžaduje
následné tepelné zpracování. Rovnoměrná
struktura oceli a minimální obsah inkluzí přispívají
k vysoké leštitelnosti a bezproblémovému
elektrojiskrovému opracování.
Vlastnosti nových ocelí pro výrobce forem
a přínosy z jejich použití lze ilustrovat na
popisu nástrojových ocelí TOOLOX, vyráběných
švédskou společností SSAB Oxelösund
AB a v ČR distribuovaných JKZ Bučovice,
které představují novou generaci nástrojových
ocelí pro výrobu forem a vybrané strojírenské
účely. Základní myšlenkou, stojící
u jejího zrodu, bylo vyrábět materiál s garantovanými
mechanickými vlastnostmi, dodávat
jej již tepelně zpracovaný, avšak dobře
obrobitelný; v důsledku toho vytvořit předpoklady
pro eliminaci dosud nutných operací
následného tepelného opracování a jím
vyvolaných dokončovacích operací a tím
konečnému uživateli uspořit čas i náklady
zpracování.
Tyto nízkouhlíkové nástrojové oceli
jsou dodávány ve dvou modifikacích -
TOOLOX 44 a TOOLOX 33. V důsledku
technologie výroby a především díky vysoké
ochlazovací rychlosti mají tyto oceli jemnou
strukturu a v porovnání s běžnými materiály
o srovnatelné tvrdosti se vyznačují dvoj- až
trojnásobnou houževnatostí. Jsou dodávány
s jmenovitou tvrdostí 44, resp. 30 HRC, což
je sice méně ve srovnání s běžnými nástrojařskými
ocelemi 1.2343 a 1.2344 kalenými
na 56 HRC, avšak v řadě případů zcela
dostačující pro bezproblémovou práci formy.
Spotřebitel navíc získává bonus v jejich
extrémně dobré obrobitelnosti. Pro frézování
se doporučují VDSK třídy P20 s pozitivní
geometrií s řeznou rychlostí vc = 100 – 150
m/min a posuvem na zub f = 0,1 – 0,15 mm;
pro vrtání vrtáky z SK řezná rychlost vc =
30-40 m/min a posuv 0,1 – 0,15 mm/ot. Díky
nízkému podílu karbidů dochází k menšímu
opotřebení řezné hrany nástroje a zvyšuje se
jeho životnost; udává se zvýšení životnosti
řezné hrany oproti obrábění konvenčních
nástrojových (např. 1.2312) až o 20 %.
Nízký celkový objem legur, vysoce homogenní
struktura a garantovaný nízký podíl
vměstků propůjčují materiálu vysokou rozměrovou
stálost, vynikající únavové vlastnosti
a velmi dobrou leštitelnost; bezproblémové
je leptání, opracování elektrojiskrové
i laserem.
Způsob tepelného zpracování u výrobce (je
použita vysoká popouštěcí teplota a velká
rychlost ochlazování) zaručuje velmi nízká
zbytková napětí; ani po těžkém třískovém
opracování není potřeba oceli TOOLOX žíhat
pro odstranění pnutí. Nepředpokládá se jakékoliv
dodatečné tepelné zpracování; při ohřátí
na teplotu nad 590 °C nezaručuje výrobce
zachování garantovaných vlastností a proto
nitridování či povlakování je nutno provádět
při teplotách pod 590 °C. Oceli TOOLOX
jsou nitridační materiály a v případě potřeby
tedy lze zvýšit povrchovou tvrdost, resp.
životnost zhotovovaných nástrojů nitridací na
cca 800 HV. Použije-li se nitridovaný povrch
jako výchozí základna pro PVD povlakování,
dosahují se tvrdosti povrchu v rozmezí 1000
– 3000 HV. Za zmínku stojí i vysoká houževnatost
substrátu, která zamezuje šíření trhlin
pod tvrdou povrchovou vrstvou.
Vlastnost, která je pro výrobce forem
navýsost zajímavá, je tepelná vodivost. Je-li
vyšší, lze zkrátit výrobní cyklus formy, protože
její ochlazování probíhá rychleji. Pro
porovnání – při 10 °C (200 °C) tepelná vodivost
modifikace TOOLOX 44 činí 34 W/mK
(32 W/mK ), u TOOLOX 33 37 W/mK (34
W/mK ), u materiálu 1.2344 25 W/mK (26
W/mK); i v tomto parametru jsou nové materiály
lepší.
Proti konvenčním nástrojovým ocelím mají
oceli TOOLOX lepší svařitelnost a dají se
lépe řezat plamenem; obě modifikace vykazují
značnou stabilitu technických parametrů
(pevnost v tahu, mez kluzu, pevnost v tlaku)
při vyšších teplotách.
V porovnání s konvenčními nástrojovými
jsou přínosy pro uživatele v úsporách
výrobních nákladů nástroje, které vyplývají
ze snadné opracovatelnosti a z eliminace
operací následného tepelného zpracování
a dokončování; dovolují tedy kratší průběžnou
dobou jeho výroby. Neméně významné
jsou i přínosy dané vyšší užitnou hodnotou
formy, která vyplývá z možnosti zkrátit její
výrobní cyklus, z vyšší kvality formy, dané
lepší leštitelností funkčního povrchu či lepší
rozměrové stálosti.
Nástrojové oceli TOOLOX se dodávají ve
formě plechů o tloušťce 5 – 160 mm. Na základě
svých specifických vlastností mohou být
s výhodou použity k výrobě forem na plasty,
a to i zesílené skleněnými vlákny, pro výrobu
lisovacích nástrojů, jmenovitě takových
kde se nutný vysoký lesk výlisku (např. dílce
automobilových reflektorů) či takových, kde
se požaduje vysoká kvalita funkčních hran
tvárnice, aby nedocházelo k tvorbě trhlin tvářeného
plechu. Tepelná vodivost a mechanické
vlastnosti je předurčují i k výrobě forem
na tlakové lití lehkých slitin. Jejich vysoká
rozměrová i tvarová stálost je vítaná při výrobě
štíhlých strojírenských součástí, jako jsou
vodicí lišty, ozubené hřebeny a ohraňovací
nástroje; stabilita mechanických parametrů
se uplatní při výrobě dílců, trvale pracujících
při teplotách do 500 °C.
Závěrem snad stojí za zmínku, že tyto nástrojové
oceli byly vyvinuty zhruba před šesti roky.
Výše uváděné vlastnosti jsou ověřeny minimálně
čtyřmi roky, po které byly nástroje z nich
zhotovené nasazeny do výroby a s tím souvisí
i současný strmý nárůst jejich použití.
Petr Borovan
