Legované nástrojové oceli, jejich chemické složení a způsoby tepelného zpracování

Článek o obecném rozdělení nástrojových ocelí na uhlíkové, legované a rychlořezné popisuje jednotlivé druhy nástrojových ocelí třídy 19 obecně a předkládá různé způsoby použití těchto materiálů v nástrojařství, jejich použití při výrobě nástrojů, nářadí a nebo přípravků.

Aby výpis charakteristik materiálů byl kompletní a úplný, je třeba uvést také chemické složení jednotlivých druhů ocelí třídy 19 a také druhy tepelných zpracování těchto ocelí.

Tento článek jak již vyplývá z názvu popisuje složení legovaných nástrojových ocelí a způsoby jejich tepelné úpravy. 

Chemické složení dalších ocelí třídy 19 je zde:

UHLÍKOVÉ 19 0XX – 19 299

RYCHLOŘEZNÉ 19 800 – 19 899

  Číst dále….. »

Uhlíkové nástrojové oceli, jejich chemické složení a způsoby tepelného zpracování

Článek o obecném rozdělení nástrojových ocelí na uhlíkové, legované a rychlořezné popisuje jednotlivé druhy nástrojových ocelí třídy 19 obecně a předkládá různé způsoby použití těchto materiálů v nástrojařství, jejich použití při výrobě nástrojů, nářadí a nebo přípravků.

Aby výpis charakteristik materiálů byl kompletní a úplný, je třeba uvést také chemické složení jednotlivých druhů ocelí třídy 19 a také druhy tepelných zpracování těchto ocelí.

Tento článek jak již vyplývá z názvu popisuje složení uhlíkových ocelí a způsoby jejich tepelné úpravy. 

Chemické složení dalších ocelí třídy 19 je zde:

LEGOVANÉ 19 300 – 19 799

RYCHLOŘEZNÉ 19 800 – 19 899

 

Číst dále….. »

 

Orovnávání brusných kotoučů-co to je?

Brusná zrna v kotouči mohou dobře ubírat materiál, jsou-li ostrá a mají-li nezbytnou mezeru pro třísky. Zrna obvykle nevnikají do obrobku celou svou vyčnívající částí, takže mezi pojivem a obrobkem jsou mezery pro třísky. Tyto mezery se otupováním brusných zrn a působením řezných podmínek zmenšují a mohou být třískami zaneseny tak, že se ko­touč uhladí a potom pálí, místo aby řezal. Orovnáním se zanesené a otu­pené kotouče jednak zdrsňují (ostří), jednak se poopravuje jejich tvar. Orovnává se ručně nebo strojně nástroji, které se nazývají orovnávače.

Tvar a geometrie brusného kotouče, kromě jeho chemických a fyzi­kálních vlastností, má při broušení především nástrojů velký vliv na dosaženou jakost po­vrchu a vznikající řezné síly. Orovnání lze definovat jako jemné obrobení povrchu brusného kotouče, při kterém jsou brusná zrna přeřezávána, vylamována a tříštěna. Kotouč je orovnáním tzv. „naostřen“ Číst dále….. »

Brusné kotouče se orovnávají většinou diamantovými orovnávacími nástroji, a proto zde shrneme některé důležité zásady pro správnou práci s těmito nástroji.

Zásada č.1

 Je třeba zvolit správný způsob orovnávání.Nejrozšířenější je tradiční orovnávání, kdy orovnávací nástroj stojí a brusný kotouč se otáčí. Uplatní se v kusové i sériové výrobě, také při ostření nástrojů.

Zásada č.2

Jednodiamantový orovnávač s přirozeným nebo broušeným tvarem se uplatní především při broušení složitých nebo profilovaných tvarů. Pro jednodušší nebo rovinné tvary jej lze nahradit vícediamantovými orovnávači,  prachovými  orovnávači,  orovnávacími  destičkami  a  kolečky, které jsou hospodárnější.

Zásada č.3

Diamant je přírodní krystal velmi citlivý na nárazy a na kolísání teploty. Těchto jevů je třeba se vyvarovat.

Zásada č.4

Hrubé orovnání kotoučů za účelem úpravy tvaru, kotouče oválné, popřípadě značně znečištěné, mají být nejprve orovnány bezdiamantovými orovnávači nebo diamantovým orovnávačem s více zrny. Nikdy jednodiamantovým  orovnávačem s přirozeným nebo broušeným diamantem.

Zásada č.5

Diamantové orovnávače mají být dobře mechanicky vedeny, vícezrnné orovnávače popřípadě ručně. Orovnávače musí být pevně upnuty a stroj má být bez otřesů a nárazů. Brusný kotouč je třeba dobře vyvážit, aby diamant byl chráněn před rázy. Při ručním orovnávání má být vícezrnný orovnávač opřen o pevnou podložku a veden.

Zásada č.6

Diamantové orovnávače musí být k obvodu kotouče skloněny pod úhlem 5 až 15° a postaveny tak, že směřují pod střed brusného kotouče. Přesazení h = 0,01 až 0,02 průměru kotouče. Osa orovnávače, díváme-li se ve směru otáčení kotouče, musí mířit vždy pod jeho střed. Pouze orovnávací destičky a vícezrnné orovnávače malých záběrů mohou být postaveny do středu kotouče.

Zásada č.7

Diamantové orovnávače mají být přistavovány a odstavovány pouze při plném počtu otáček a během orovnávání nemá být nic měněno.

Zásada č.8

Seřízení a přistavení se má dít vždy na nejvyšším bodě kotouče, u rovných kotoučů uprostřed.

Zásada č.9

Při orovnávání je třeba hojně chladit velkým množstvím chladicí kapaliny po celou dobu operace. Diaman­tový nástroj se nesmí náhle ochladit, protože by diamant mohl po­praskat a rozlomit se.

Zásada č.10

Obvodová rychlost nemá podstatný vliv na jakost  povrchu orovnávaného kotouče. Pro zmenšení spotřeby diamantu má však být pokud možno nejmenší. Optimální rychlosti jsou kolem 15 až 20 m/s.

Zásada č.11

Přistavení (hloubka třísky) má být u jednodiamantových orovnávačů 0,01 až 0,03 mm. Nemá překročit hodnotu 0,04 mm, aby se diamant příliš neopotřebil. Více diamantové orovnávače mohou být přistaveny o hodnotu 0,01 až 0,05 mm. Obecně je však lépe provádět více malých přistavení než méně velkých. Velikost přistavení nemá prakticky vliv na dosaženou drsnost povrchu obrobku.

Zásada č.12

Rychlost stranového posuvu spolupůsobí na hrubost a  drsnost povrchu brusného kotouče, a tím i na drsnost povrchu obrobku. Čím je větší, tím větší je drsnost a hrubost povrchu brusného kotouče, tím větší je drsnost obrobku. U jednodiamantových orovnávačů nemá překročit 0,1 mm, u mnohozrnných orovnávačů 0,3 až 0,5 mm
na otáčku kotouče.

Zásada č.13

Celkový odběr při orovnávání má být co nejmenší. Je třeba zajistit odstranění opotřebené struktury a zrn a nahrazení novou. Je třeba volit pouze nutný počet zdvihů, aby se zkrátil čas na orovnání a zmenšil úbytek kotouče a diamantu. 

Zásada č.14          

Během broušení vzniká na povrchu diamantu opotřebená ploška. Je-li délka její strany větší než 1 mm, je třeba diamant v držáku pootočit. U broušeného diamantu je třeba diamant přebrousit nebo přesadit.

Zásada č.15

Zrno musí být zasazeno pečlivě. Nosný materiál musí držet pevně diamant a zároveň odvádět dobře teplo (např. mosaz). Při znovunasazení má být diamant zvážen a jeho váha vyznačena na držáku

Pro hospodárné broušení je nutná znalost optimálních podmínek obrábění. Jednou z ovlivňujících veličin je utváření povrchu brusného kotouče. Měřítkem účinku utváření povrchu brusného kotouče je tzv. „účinná hloubka drsnosti brusného kotouče“. Tato veličina je především ovlivňována orovnáváním. Dosažitelná hloubka drsnosti broušeného obrobku z velké části odpovídá účinné hloubce drsnosti brusného kotouče.

Má-li se dosáhnout jemného výbrusu, musí mít rovněž povrch brus­ného kotouče malou hloubku drsnosti. Toho lze dosáhnout, orovnáváme-li při malé rychlosti stolu (tj. s malým stranovým posuvem), s malým přísuvem, tupým diamantem nebo s velkým sklonem diamantu proti brusnému kotouči. Pro dosažení hrubého výbrusu platí opačné směrnice.

Velikost diamantu

Správná volba velikosti diamantu u jednodiamantových orovnávačů a vícezrnných orovnávačů je velmi důležitá.

Uvedené hodnoty doporučených hmotností diamantů vzhledem k průměru brusného kotouče podle Karborundum Benátky nyní Tyrolit.

Jako směrná hodnota k určení potřebné velikosti diamantu a zrnění u vícezrnných orovnávačů je brán průměr brusného kotouče. Na  životnost diamantu má rozhodující vliv rychlost orovnání (obvodová rychlost kotouče). Čím menší je relativní rychlost brusného kotouče vzhledem k diamantu {15 až 20 m/s), tím menší může být i orovnávací diamant.

1 karát = 0,2 g

průměr kotouče do 100mm  : 0,25 – 0,5 ct

průměr kotouče 100 – 200 mm: 0,5 – 0,75 ct

průměr kotouče 200 – 300 mm: 0,75 - 1 ct

průměr kotouče 300 – 500 mm: 1 – 1,5 ct

průměr přes 500mm : 1,5 – 3 ct

Tyto hodnoty platí pro brusné kotouče do tvrdosti M. Pro orovnávání kotoučů tvrdších je nutno volit diamant o hmotnosti o 25% větší.

Jako chemicko-tepelné zpracování se označují způsoby difusního sycení povrchu ocelí různými prvky (kovy i nekovy). S cílem dosáhnout rozdílných mechanických nebo chemických vlastností povrchu a jádra součásti. Na rozdíl od povrchového kalení, při němž se rozdíly povrchu a jádra získají změnou struktury povrchové vrstvy teplotního průřezu součásti, je základem chemicko-tepelného zpracování změna chemického složení povrchové vrstvy.

Požadovaných vlastností se buď dosahuje přímo tzn. jen obohacením povrchové vrstvy přísadovým prvkem za zvýšených teplot a pomalým ochlazováním(nitridováním), nebo následujícím tepelným zpracováním, který bývá obvykle kalení a popouštění při nízkých teplotách.

Cílem chemicko tepelného zpracování bývá často zvýšení tvrdosti a odolnosti proti opotřebení a zachováním houževnatého jádra.

Podle druhu sycení se následně provádí nebo neprovádí následné tepelné zpracování jakým je již výše zmíněné kalení a popouštění.

 

---

 

SYCENÍ POVRCHU NEKOVY

CEMENTACE:

• povrch oceli je sycen uhlíkem (C) a proces se provádí za účelem zvýšení tvrdosti povrchu součásti při zachování houževnatého jádra. Pro oceli s obsahem uhlíku do 0,25%.

NITRIDACE:

• Povrch oceli je sycen dusíkem (N) a provádí se ke zvýšení Rm na povrchu součásti.

KARBONITRIDACE:

• Karbonitridací se rozumí obohacení povrchové vrstvy železných materiálů dusíkem (N) a v malých množstvích uhlíkem (C). Toto chemicko-tepelné zpracování slouží ke zlepšení odolnosti proti opotřebení a trvalé pevnosti. V případě použití silné oxidační ochlazovací lázně dostanou navíc součástky efektní černý vzhled a odolnost proti korozi.

NITROCEMENTACE:

• Povrch oceli je sycen dusíkem (N) a uhlíkem (C) a proces se provádí za účelem zvýšení tvrdosti povrchu součásti při zachování houževnatého jádra. Pro oceli s obsahem uhlíku 0,3- 0,4 %.

SULFONITRIDACE:

• Je to difúzní sycení povrchů kovových materiálů sírou (S), dusíkem (N) a uhlíkem (C) v plynném prostředí. Součástky takto chemicko-tepelně upravené mají velmi tvrdou povrchovou vrstvu s vynikajícími kluznými vlastnostmi.

SULFINIZACE:

• Je to stejně jako sulfonitridace difuzní sycení kovových povrchů sírou ovšem v solných lázních.

BORIDOVÁNÍ:

• Povrch součásti je sycen bórem (B). Tímto postupem se rozumí nadifundování bóru do povrchu kovového obrobku. U železných materiálů se podle způsobu účinku boridovacího prostředku vytvářejí jednofázové nebo dvoufázové vrstvy. Význačnou vlastností této železoboridové vrstvy je vysoká tvrdost.

SYCENÍ POVRCHU KOVY

CHROMOVÁNÍ:

• Povrch součásti je sycen chrómem (Cr) za účelem zvýšení tvrdosti a estetičnosti.

ZINKOVÁNÍ:

• Povrch součásti je sycen zinkem (Zn) za účelem zvýšení korozivzdornosti a estetičnosti.

NIKLOVÁNÍ:

• Při tomto procesu je povrch součásti sycen niklem (Ni) elektrochemicky po předcházejícím nasycením povrchu mědí. nikluje se za účelem zvýšení korozivzdornosti.

ALITOVÁNÍ:

• Tento proces je nasycování povrchů kovů hliníkem (Al). Hliník difunduje do povrchu ocelové součásti za vysokých teplot a materiál je tak odolnější proti korozi. Podstatou je difúze hliníku do povrchu základního ocelového materiálu při teplotě zpravidla 800–1100 °C v prášku feroaluminia s přídavkem chloridu amonného.

ALUMETOVÁNÍ:

• Alumetování je úprava povrchu ocelových součástí hliníkem. Provádí se metalizací hliníku o tloušťce až 0,5 mm na hrubě otryskaný povrch, nátěrem vodního skla na vrstvu hliníku a ohřevem v peci na 650 ° C po dobu 2 h a pak při 900–1000 °C několik hodin. Hliník difunduje do povrchu a kromě toho vytvoří na povrchu tenký film  Al₂O₃, který zabraňuje pronikání kyslíku do předmětu a jeho okujení. Součásti takto upravené lze používat do teplot 800–1000 °C.

INCHROMOVÁNÍ:

• Je nasycování povrchu oceli chrómem. Výrobky se žíhají v práškovém ferochrómu při teplotě asi 1000 °C. Chróm vniká do povrchu ocelovýh výrobků asi do hloubky 0,1 mm. Inchromované výrobky jsou odolné proti účinkům slané vody.

ŠERARDOVÁNÍ:

• Název této metody je podle firmy C. C. Sherard a spol., jde o nasycování povrchu drobných ocelových součástek zinkem při teplotě 380 až 450 °C. Součásti vložené do elektricky vytápěného bubnu, který se otáčí, jsou obklopeny práškovým zinkem. Zinek vniká do součástí (šrouby, matice, podložky atd.) a vytváří na jejich povrchu vrstvu, která je chrání před škodlivými atmosférickými vlivy.

---