Kako se ispituje kvaliteta alatnog čelika?

Kada klijenti kontaktiraju našu tvrtku za alatni čelik, jedno od najčešćih pitanja koje čujem je: "Kako mogu biti siguran da je ovaj čelik dorastao svom poslu?" Kao netko tko je više od desetljeća radio u opskrbi alatnim čelikom, znam da kvaliteta nije samo poštapalica – to je ono što razlikuje alat koji traje 1.000 sati od onog koji traje 10.000. Bilo da ste strojar koji oblikuje prilagođene dijelove, proizvođač kalupa koji izrađuje plastične komponente ili proizvođač kalupa za utiskivanje metala, kvaliteta vašeg alatnog čelika izravno utječe na vašu krajnju vrijednost: manje zastoja, manje zamjena i dosljedan, precizan rad. Zato želim povući zavjesu o tome kako testiramo kvalitetu alatnog čelika, tako da možete biti sigurni u svaki komad koji kupite.

Počnimo s osnovama: alatni čelik nije materijal koji odgovara svima. Ispitivanja koja koristimo neznatno se razlikuju ovisno o kvaliteti - na primjer, čelici za vrući rad kao što jeSKD61 alatni čelikimaju drugačije zahtjeve od brzoreznih čelika koji se koriste za rezne alate. Ali postoje osnovni, univerzalni testovi koje bi svaki alatni čelik trebao proći, te nekoliko provjera specifičnih za kvalitetu koje su najvažnije.

Prvo, razgovarajmo o kemijskom sastavu. Ovo je temelj kvalitete alatnog čelika. Svaki stupanj ima preciznu mješavinu elemenata: ugljik za tvrdoću, krom za otpornost na trošenje, vanadij za čvrstoću, molibden za žilavost. Ako je ravnoteža poremećena, čelik će otkazati prije nego što bi trebao. Na primjer, brzorezni čelik M35 oslanja se na određeni postotak kobalta kako bi zadržao tvrdoću na visokim temperaturama rezanja - propustite to i vaše će glodalo omekšati usred posla. Kako ovo testiramo? Koristimo optičku emisijsku spektrometriju (OES), tehniku ​​koja isparava mali uzorak čelika i analizira svjetlost koju emitira kako bi identificirali svaki prisutni element. Vidio sam previše lažnih M35 šipki koje štede na kobaltu, što dovodi do alata koji se tupe dvostruko brže nego što bi trebali. OES to hvata prije nego što čelik uopće napusti naše skladište. Za brze uspone poputM35 brzorezni alatni čelikiT1 brzorezni alatni čelik, provodimo OES testove na svakoj seriji kako bismo osigurali da sadržaj kobalta doseže oznaku od 5% za M35 i pravi raspon ugljika za stabilnost T1 na visokim temperaturama.

Zatim testiramo tvrdoću. Tvrdoća je velika, ali nije riječ samo o jednom broju - važno je gdje mjerite. Za alatni čelik koristimo dvije glavne ljestvice: Rockwell C (HRC) za većinu primjena i Vickers (HV) za finije provjere. Ovdje je ključ jednoobraznost. Dobar alatni čelik ne bi trebao imati mjesto koje je premekano (sklono deformaciji) ili previše tvrdo (sklono pucanju). Na primjer, kada opskrbljujemoA2 ploča od alatnog čelikaza izradu kalupa, testiramo na više točaka preko ploče-vrh, dno, rubovi, središte-kako bismo osigurali da tvrdoća ostaje unutar 58-62 HRC, što je najbolja točka za A2 otpornost na habanje. Također testiramo jezgru debelih profila, jer površinska tvrdoća može dovesti u zabludu. Mnogi dobavljači testiraju samo površinu, što skriva probleme poput neravnomjerne toplinske obrade. Za kritične primjene čak ćemo izrezati mali poprečni presjek i testirati tvrdoću kroz debljinu, tako da naši kupci znaju da će svaki dio njihovog alata izdržati.

Žilavost je naličje tvrdoće - previše krt, a čelik će puknuti pod pritiskom; previše mekan, i savit će se. Ovdje dolazi Charpyjev test udarca. Obrađujemo mali uzorak čelika s urezima, udaramo ga teškim klatnom i mjerimo koliko energije apsorbira prije nego što se slomi. Za alate koji će podnijeti udarna opterećenja, poput kalupa za hladni rad za štancanje debelog metala, zahtijevamo minimalnu udarnu žilavost. Prošle godine nam je kupac rekao da su njihovi prethodni A2 kalupi pucali nakon samo 10.000 ciklusa žigosanja. Kad smo testirali njihov stari čelik, Charpy vrijednost bila je 15 J, dok naša šipka od alatnog čelika A2 ima najmanje 28 J. Ta mala razlika dodala je još 40 000 ciklusa prije njihovog prvog pucanja. Za čelike za vrući rad kao što je SKD61, žilavost je posebno važna jer su podvrgnuti ponovljenom zagrijavanju i hlađenju - toplinskom zamoru. Također provodimo testove termičkih ciklusa, uzorke grijanja i hlađenja stotine puta, kako bismo osigurali da SKD61 neće puknuti od tih temperaturnih promjena.

Otpornost na habanje još je jedno pitanje o kojem se ne može pregovarati, a može se testirati ispitivanjem abrazivnog trošenja. Trljamo standardizirani abrazivni materijal o uzorak čelika pod fiksnim opterećenjem, mjerimo koliko se materijala istroši tijekom određenog vremena i uspoređujemo to sa specifikacijom razreda. Za brzorezne čelike kao što je T1, koji se koriste za alate za rezanje, otpornost na trošenje je kritična za održavanje oštrih rubova. Nedavno smo testirali seriju T1 od konkurenta koja je imala 30% više trošenja od našeg T1, jer su smanjili sadržaj vanadija kako bi smanjili troškove. To je značilo da su krajnja glodala naših kupaca trajala 30% dulje, izravno smanjujući njihove troškove alata. Ovaj test je posebno koristan za kupce koji biraju između sličnih kvaliteta - naš SKD61, na primjer, ima bolju otpornost na trošenje pri visokim temperaturama od mnogih konkurentskih čelika za vruće radove, što potvrđujemo u svakoj seriji.

Tu je i mikrostruktura, koja je poput DNK čelika. Pod mikroskopom gledamo veličinu zrna, karbide (tvrde čestice koje povećavaju otpornost na habanje) i sve nedostatke poput inkluzija (mali komadići materijala koji nisu od čelika) ili segregacije (neravnomjerna raspodjela elemenata). Inkluzije su velika crvena zastavica - one su slabe točke na kojima počinju pukotine. Koristimo metalografiju za poliranje i jetkanje uzorka, zatim ga ispitujemo pod povećanjem. Za alatni čelik težimo finim, ujednačenim zrnima i malim, ravnomjerno raspršenim karbidima. Ako su zrna prevelika, čelik će biti manje žilav; ako su karbidi zgrudani, bit će skloniji pucanju. U prošlom smo kvartalu odbili seriju čelika A2 koji je imao prevelike karbide, iako su njegov kemijski sastav i tvrdoća provjereni - mikrostruktura nam je rekla da neće uspjeti u dugotrajnim primjenama. Zato je ovaj test tako važan; hvata probleme koje bi drugi testovi mogli propustiti.

Sada, razgovarajmo o tome kako se ti testovi prenose na vaš rad. Ako naručujete od dobavljača, evo što biste trebali tražiti: izvješće o ispitivanju glodalice (MTR) za svaku seriju, koje bi trebalo uključivati ​​sve rezultate ispitivanja o kojima smo razgovarali - kemijski sastav, tvrdoću, žilavost, mikrostrukturu. Renomirani dobavljač će vam to pružiti bez oklijevanja. Ako na kraju testirate čelik, počnite s tvrdoćom: prijenosni Rockwell tester pristupačan je i jednostavan za korištenje, tako da možete provjeriti svaki komad na licu mjesta. Za dublje testiranje, ako imate posla s velikom količinom radova, razmislite o slanju uzoraka u laboratorij treće strane za ispitivanje udarca ili trošenja kako biste potvrdili dosljednost.

Naša tvrtka izgradila je svoju reputaciju na transparentnosti, zbog čega ove testove činimo dostupnima svakom kupcu. Kada naručiteSKD61 alatni čelikod nas, vaš će MTR pokazati OES rezultate koji potvrđuju njegov sadržaj kroma i molibdena, tvrdoću po presjeku i Charpyjeve vrijednosti koje zadovoljavaju naše stroge standarde. ZaM35 brzorezni alatni čelik, dokumentiramo sadržaj kobalta kako bismo osigurali da vaša čeona glodala zadrže oštrinu pri velikim brzinama rezanja. Ne opterećujemo se testiranjem jer znamo da vaš uspjeh ovisi o našem čeliku.

Ako ste umorni od alatnog čelika koji ne zadovoljava svoje specifikacije, ili ako niste sigurni koja je klasa ispravna za vašu primjenu, tu smo da vam pomognemo. Možemo vas provesti kroz rezultate testa za bilo koji stupanj, objasniti kako svaki test utječe na performanse vašeg alata i raditi s vama kako bismo pronašli pravi čelik za vaše potrebe. Nemojte se zadovoljiti nepoznatom kvalitetom - obratite nam se za savjetovanje i pronađimo alatni čelik s kojim će vaše operacije teći glatko, trajati dulje i uštedjeti vam novac.

Reference

1. ASTM International. (2020). Standardna ispitna metoda za određivanje kemijskog sastava ugljičnog i niskolegiranog čelika spektrometrijom optičke emisije iskre. ASTM E1019-18.
2. ASTM International. (2021). Standardna metoda ispitivanja Rockwellove tvrdoće metalnih materijala. ASTM E18-21.
3. ASTM International. (2019). Standardne metode ispitivanja za ispitivanje metalnih materijala na udar s urezanom šipkom. ASTM E23-18.
4. ASM International. (2018). Metalografija i mikrostruktura čelika i lijevanog željeza. ASM priručnik, svezak 9.