D2 գործիք պողպատ: Սառը աշխատանքային գործիքի պողպատ

1. Ներածություն

D2 գործիքային պողպատը վաղուց ճանաչվել է իր բացառիկ մաշվածության դիմադրությամբ և ծավալային կայունությամբ, դարձնելով այն սառը աշխատանքային ծրագրերի հիմնական բաղադրիչ.

Ելնելով 20-րդ դարի սկզբի համաձուլվածքների տեխնոլոգիայի առաջընթացից, D2-ը բարձր ածխածնի պարունակություն է, բարձր քրոմով պողպատ, որը սահմանում է ծանր մաշվածության պայմաններում աշխատող գործիքների չափանիշը.

Այս հոդվածը խորանում է հատկությունների մեջ, վերամշակում, և D2 գործիքային պողպատի կիրառությունները, պատասխանելով տարբեր ոլորտների համար դրա համապատասխանության վերաբերյալ հիմնական հարցերին.

Ուսումնասիրելով նրա քիմիական բաղադրությունը, ֆիզիկական և մեխանիկական հատկություններ, ջերմային բուժման արձանագրություններ, և մեքենայական մարտահրավերներ,

Մենք նպատակ ունենք ապահովելու համապարփակ պատկերացում, թե ինչու է D2-ը մնում նախընտրելի ընտրություն գործիքակազմի պահանջների համար.

2. Քիմիական կազմ

D2 գործիք պողպատ Իր բացառիկ մաշվածության դիմադրությունը և ծավալային կայունությունը պայմանավորված է մանրակրկիտ մշակված խառնուրդի քիմիայի շնորհիվ.

Ածխածնի բարձր պարունակությունը համատեղելով քրոմի ռազմավարական հավելումների հետ, մոլիբդեն, և վանադիում, մետալուրգները ստեղծում են կոշտ կարբիդներով հարուստ մատրիցա, որը դիմադրում է քայքայումին և մեծ բեռի տակ պահում կտրող եզրերը.

Հիմնական համաձուլվածքների տարրերը և դրանց դերերը

Տարր	Տիպիկ բովանդակություն (%)	Մետալուրգիական դեր
Ածխածնային (Գ)	1.40 Մի քիչ 1.60	Ձևավորում է ցեմենտիտ և բարդ քրոմի կարբիդներ; ուղղակիորեն փոխկապակցված է կարծրության և մաշվածության դիմադրության հետ
Քրոմ (Խուզարկու)	11.00 Մի քիչ 13.00	Խթանում է կոշտ M₇C3 և M23C6 կարբիդների առաջացումը; ավելացնում է կոռոզիոն դիմադրություն; բարձրացնում է կարծրությունը
Մոլիբդեն (Ժամանակ)	0.70 Մի քիչ 1.40	Մաքրում է նախկին կարբիդները; ուժեղացնում է կարմրությունը և կարմրությունը; դանդաղեցնում է հացահատիկի աճը աուստենիտացման ժամանակ
Վանադիում (Վիճակ)	0.30 Մի քիչ 1.10	Ստեղծում է չափազանց կոշտ MC տիպի կարբիդներ, որոնք բարելավում են եզրերի պահպանումը և դիմադրում միկրո ճաքերին
Մանգան (Ժլատ)	≤ 1.00	Գործում է որպես դեօքսիդիչ; օգնում է կարծրացմանը, բայց կարող է նվազեցնել ամրությունը, եթե ավելացվի
Սիլիկոն (Մի քանազոր)	≤ 1.00	Դեօքսիդացնող միջոց; համեստորեն նպաստում է ամրությանը և նպաստում է կարբիդի ձևաբանությանը

Բնութագրական կարբիդային փուլեր

D2-ի մաշվածության դիմադրությունը բխում է a երկակի կարբիդային համակարգ:

Քրոմով հարուստ կարբիդներ (M₇C3, M23C6)

• Այս քրոմի կարբիդները հայտնվում են բլոկավոր կամ անկյունային նստվածքների տեսքով մարտենզիտային մատրիցայում.
• Նրանք հաշվի են առնում մոտավորապես 30– 40% միկրոկառուցվածքն ըստ ծավալի, ապահովելով զանգվածային դիմադրություն հղկող մաշվածությանը.

Վանադիումով հարուստ MC կարբիդներ

• Նանոմաշտաբի MC մասնիկներ (հարուստ է վանադիումով և ածխածնով) բաշխել միատեսակ ամբողջ պողպատի վրա.
• Նույնիսկ ա 5-10% MC կարբիդների ծավալային բաժինը կտրուկ խթանում է եզրերի պահպանումը` խոչընդոտելով ճաքերի առաջացմանը.

3. Համարժեք ապրանքանիշեր և ստանդարտներ

D2 գործիքի պողպատը համապատասխանում է մի քանի միջազգային բնութագրերի. Ստորև ներկայացված են մինչև ASTM նշանակման հիմնական համարժեքները:

Ստանդարտ/Բրենդ	Նշանակում	Համարժեք	Տարածաշրջան
AISI/SAE	D2 (ԱՄՆ T30402)	Մի քիչ	Ամերիկա
Դեպի	1.2379	Դ-2	Գերմանիա/Եվրոպա
Նա	SKD11	Դ-2	Ճապոնիա / Ասիա
Բ.Ս	BS 1407M40	Դ-2	Մեծ Բրիտանիա
ԱՖՆՈՐ	X210Cr12	Դ-2	Ֆրանսիա
ASTM	A681	Դ-2	Միջազգային

4. Մեխանիկական հատկություններ

D2 գործիքի պողպատը հավասարակշռում է ծայրահեղ կարծրությունը բավարար ամրությամբ, հնարավորություն տալով դիմակայել բարձր մաշվածությանը` միաժամանակ դիմակայելով փխրուն ձախողմանը.

Ստորև բերված աղյուսակը ամփոփում է դրա հիմնական մեխանիկական չափումները մարված և կոփված վիճակում (սովորաբար 60 ԲՈՀ), որին հաջորդում է դրանց հետևանքների համառոտ քննարկումը.

Ունեցվածք	Բնորոշ արժեք	Միավորներ	Նշումներ
Առաձգական ուժ (σₜ)	2 000 Մի քիչ 2 200	MPA	Բարձր վերջնական ուժը աջակցում է ծանր բեռներին սառը աշխատանքի ժամանակ.
Բերք տալ ուժ (սᵧ 0.2%)	1 850 Մի քիչ 2 000	MPA	Պլաստիկ նվազագույն դեֆորմացիան բարձր սեղմման ուժերի տակ պահպանում է չափերի ճշգրտությունը.
Rockwell C կարծրություն	58 Մի քիչ 62	ԲՈՀ	Մակերեւույթի բացառիկ կարծրությունը ապահովում է բարձր քայքայումի դիմադրություն.
Բրինելի կարծրություն (Ժխտել)	700 Մի քիչ 750	Ժխտել	Համապատասխանում է HRC-ին՝ միջազգային չափանիշներին համապատասխան հղումների համար.
Charpy V-Notch Impact	10 Մի քիչ 15	Ջուլներ	Էներգիայի բավարար կլանումը կանխում է աղետալի ճաքերը կտրելու և կտրելու համար.
Երկարացում ընդմիջման ժամանակ	2 Մի քիչ 3	%	Սահմանափակ ճկունություն; Նախագծումը պետք է հաշվի առնի կարծրացած հատվածներում դեֆորմացիայի ցածր հզորությունը.
Կոշտության մոդուլ	20 Մի քիչ 25	MJ/m³	Լարվածություն-լարված կորի տակ գտնվող տարածքը քանակականացնում է էներգիայի ընդհանուր կլանումը մինչև կոտրվածքը.

5. Ֆիզիկական հատկություններ

Իր մեխանիկական կատարումից դուրս, D2 գործիքային պողպատը ցուցադրում է մի շարք ֆիզիկական բնութագրեր, որոնք ազդում են ջերմության հոսքի վրա, ծավալային կայունություն, և էլեկտրամագնիսական վարքագիծը ծառայության մեջ.

Ստորև բերված է կարծրացված նյութի հիմնական ֆիզիկական հատկությունների ամփոփագիրը (60 ԲՈՀ) վիճակ:

Ունեցվածք	Բնորոշ արժեք	Միավորներ	Նշումներ & Հետեւանքներ
Խտություն	7.75 գ / սմ		Ջրից ծանր, ազդում է մեռնելու զանգվածի և բեռնաթափման վրա.
Երիտասարդների մոդուլ (Էլաստիկ մոդուլ)	205 Gpa		Բարձր կոշտությունը ապահովում է նվազագույն առաձգական շեղում բեռի տակ.
Poisson- ի հարաբերակցությունը	0.28		Ցույց է տալիս չափավոր կողային կծկում, երբ ձգվում է.
Mal երմային հաղորդունակություն	20 W / m · k		Համեմատաբար ցածր ջերմային հաղորդունակությունը օգնում է ջերմության պահպանմանը գործիքների երեսներում.
Հատուկ ջերմային հզորություն	460 J/kg·K		Ջերմաստիճանը բարձրացնելու համար պահանջվող էներգիա, համապատասխան կոփման և մարման ձևավորման համար.
Mal երմային ընդլայնման գործակից	11.5 μm/m·K		Ջերմային ընդլայնման ազդեցությունները չափավոր են, ջերմաստիճանի ցիկլերի ընթացքում ձուլվածքների ամուր բացվածքների հեշտացում.
Էլեկտրական դիմադրողականություն	0.70 ωω · M		Ավելի բարձր դիմադրողականություն, քան ցածր լեգիրված պողպատները, ազդել EDM պարամետրերի և էլեկտրական ջեռուցման վարքի վրա.
Մագնիսական թափանցելիություն (Հարաբերական մᵣ)	1.002		Գրեթե նույնական է ազատ տարածությանը; հաստատում է D-2-ի ոչ մագնիսականությունը (դիամագնիսական) կերպարը շատ ծրագրերում.
Rockwell C կարծրություն (Բնորոշ, մարված/ջերմացած)	60 ԲՈՀ		Չնայած մեխանիկական հատկություն, կարծրությունը ազդում է մակերեսային շփման վրա, շփում, և օգտագործվող ջերմության առաջացումը.

6. He երմամշակում & Վերամշակում

D2 գործիքների պողպատի արդյունավետության օպտիմալացումը կախված է ճշգրիտ ջերմային մշակումից և մանրակրկիտ մշակումից.

Կառուցումը վերահսկելով, ավստենիտացնող, մարսած, մեռած, և կամընտիր կրիոգեն քայլեր,

արտադրողները հարմարեցնում են պողպատի կարծրությունը, կոշտություն, և ծավալային կայունություն պահանջկոտ սառը աշխատանքի համար.

Հալեցում և սթրեսի թեթևացում

Տեղավորել: Փափկեցրեք D2-ը հաստոցների համար, թեթևացնել մնացորդային սթրեսները, և գնդաձևացնում են կարբիդները.

• Ընթացք: Դանդաղ տաքացրեք մինչև 800-820 °C, պահել համար 2- 4 ժամ, ապա սառչում է վառարանում ժամը 20 °C/ժամ դեպի 650 ° C, որին հաջորդում է օդի սառեցումը.
• Արդյունք: Հասնում է ~ 240 HBW, միատեսակ գնդաձև կարբիդներով, որոնք նվազագույնի են հասցնում գործիքների մաշվածությունը կտրող եզրերին և կանխում ճաքճքումը.

Ցանկացած կարծրացման ցիկլից առաջ, օգտագործել ա նախասթրեսային թեթևացում մոտ 650 ° C համար 1 ժամ՝ հաստոցների արդյունքում առաջացած սթրեսները հեռացնելու համար.

Կարծրացում (Austenitizing եւ Quenching)

Օբյեկտիվ: Փոխակերպեք մարտենզիտի և լուծարեք բավարար կարբիդներ մաշվածության առավելագույն դիմադրության համար.

Աուստենիտացնող:

• Ջերմաստիճան: 1 020-1 040 ° C
• Ներծծման ժամանակը: 15-30 րոպե (կախված հատվածի հաստությունից)
• Մթնոլորտ: Վերահսկվող մթնոլորտային վառարան կամ աղի բաղնիք՝ դեկարբուրիզացիան և օքսիդացումը կանխելու համար.

Մարսած:

• Լրատվամիջոց: Տաք յուղ (50-70 °C) կամ օդը նվազագույն աղավաղման համար; աղով լոգանք մարել (400-500 °C) ավելի արագ սառեցման և սթրեսի նվազեցման համար.
• Աղավաղումների վերահսկում: Օգտագործեք հարմարանքներ կամ ընդհատված մարման տեխնիկա, հատկապես բարդ երկրաչափությունների համար.

Արդյունք: Բերքատվությունը ~ 62 HRC առավելագույնը և մարտենզիտային մատրիցը մանրուքով, ցրված կարբիդներ.

Կոփման ցիկլեր

Նպատակ: Հավասարակշռել կարծրությունը և ամրությունը, նվազեցնել փխրունությունը, և թեթևացնել սթրեսները.

• Ցածր ջերմաստիճանի ջերմաստիճանում (150-200 °C):

• • Արդյունք: Կոշտությունը մնում է 60– 62 ԲՈՀ, համեստ խստությամբ. Իդեալական է այն ծրագրերի համար, որոնք պահանջում են ծայրահեղ մաշվածության դիմադրություն և եզրերի պահպանում.

• Միջին ջերմաստիճանի ջերմաստիճանում (500-550 °C):

• • Արդյունք: Կարծրությունը նվազում է 55–58 ԲՈՀ մինչդեռ ամրությունը մեծանում է 20-30%. Լավագույնը հարվածների կամ չափավոր ցնցումների ենթարկված գործիքների համար.

• Ընթացք: Կատարել երկու անընդմեջ կոփման ցիկլեր, անցկացումը 2 ժամ յուրաքանչյուրը, որին հաջորդում է օդի սառեցումը.

Կրիոգենիկ բուժում

Տեղավորել: Պահված ավստենիտը փոխակերպեք մարտենզիտի և զտեք կարբիդի բաշխումը.

• Ընթացք: Հանգցնելուց հետո, սառը դեպի -80 °C (չոր սառույց / էթանոլ) համար 2 ժամ, ապա վերադարձրեք սենյակային ջերմաստիճանի.
• Օգուտ: Բարձրացնում է կարծրությունը 2-3 ԲՈՀ և փոքր-ինչ բարելավում է մաշվածության դիմադրությունը՝ առանց ամրության նկատելի կորստի.

Սթրեսի վերջնական թեթևացում և ուղղում

Հետևելով կոփմանը (և կրիոգեն բուժում, եթե օգտագործվում է), վարել ա վերջնական սթրեսի թեթևացում մոտ 150-200 °C համար 1 ժամ. Այս քայլը կայունացնում է չափերը և նվազագույնի է հասցնում սպասարկման ընթացքում շեղվելու վտանգը.

7. Մեքենայություններ & Կեղծում

D2 գործիքի պողպատի բարձր կարբիդի պարունակությունը և նախապես կարծրացած միկրոկառուցվածքը յուրահատուկ մարտահրավերներ են ստեղծում հաստոցների և արտադրության ընթացքում.

Ընտրելով համապատասխան գործիքակազմ, կտրման պարամետրերի օպտիմալացում, և հետևելով եռակցման և հարդարման մասնագիտացված պրակտիկայի,

արտադրողները կարող են ճշգրիտ արտադրել, բարձրորակ մասեր՝ պահպանելով D2-ի մաշվածության դիմացկուն հատկությունները.

Մեքենաներ կարծրացած D2

Թեև կռվել է D2 (∼240 HBW) մեքենաներ հեշտությամբ, շատ հավելվածներ սկսվում են նախապես կարծրացված պաշար (50 ± 2 ԲՈՀ). Այս վիճակում:

• Գործիքավորում:

• • Կարբիդային ներդիրներ TiC կամ TiCN ծածկույթներով դիմակայում են կոշտ քրոմի և վանադիումի կարբիդների քայքայումին.
  • Պոլիկյուրիստական ​​խորանարդ բորի նիտրիդ (PCBN) գերազանցում է կարծրացած մակերեսների մեծածավալ կոպտացման համար.

• Կտրման պարամետրեր:

• • Արագություն: 60-90 մ/րոպե կարբիդի համար; 100–150 մ/րոպե PCBN-ի համար.
  • Կերակրել: 0.05– 0,15 մմ/պտույտ՝ գործիքի կյանքն ու մակերեսի հարդարումը հավասարակշռելու համար.
  • Կտրման խորությունը: 0.5- 2 մմ; մակերեսային անցումները նվազեցնում են կտրող ուժերը և ջերմության առաջացումը.

• Հովացուցիչ նյութ: Ջրհեղեղի հովացուցիչ նյութը կամ գործիքի միջոցով առաքումը նվազագույնի է հասցնում ներկառուցված եզրերը և պահպանում կտրման գոտիները ներքևում 200 ° C, կանխում է կարբիդի դուրսբերումը.

Անցումային, Այս առաջարկությունների ընդունումը մեծացնում է մակերեսի ամբողջականությունը և չափերի ճշգրտությունը, կարևոր է ամուր հանդուրժողականության գործիքավորման համար.

Եռակցում և վերանորոգում

Եռակցման D2-ը պահանջում է մանրակրկիտ հսկողություն՝ ճաքերից խուսափելու և մարտենզիտի մատրիցը պահպանելու համար:

1. Նախնական տաքացում: Բերեք մասերը 200-300 °C նվազեցնել ջերմային գրադիենտները.
2. Interpass ջերմաստիճանը: Պահպանել 200-250 °C անցումների միջև մնացորդային սթրեսները մեղմելու համար.
3. Լցնող մետաղներ: Օգտագործեք ցածր խառնուրդ, բարձր կարծրության ձող (Է.Գ., AWS A5.28 ER410NiMo) համատեղելի է D2-ի քիմիայի հետ.
4. Եռակցումից հետո ջերմային բուժում: Սթրեսից ազատում է 500 ° C համար 2 ժամ, ապա կոփեք՝ համաձայն Բաժնի 5 վերականգնել ամրությունը և կարծրությունը.

Այս քայլերը նվազագույնի են հասցնում ջրածնի հետևանքով առաջացած ճաքերը և ապահովում են եռակցման գոտիների համապատասխանությունը բազային մետաղի աշխատանքին.

Հղկման և էլեկտրական լիցքաթափման հաստոցներ (Եզրաշերտ)

Բարդ երկրաչափությունների և նուրբ հարդարման համար, ոչ ավանդական մեթոդները գերազանցում են:

• Հղկող:

• • Անիվի ընտրություն: Օգտագործեք ալյումին-օքսիդ կամ խորանարդ բորի նիտրիդային անիվներ (46A60H–54A80H) փափուկ կապերով՝ ապակեպատումը կանխելու համար.
  • Պարամետրեր: Թեթև սնուցում (0.01– 0,05 մմ) և անիվի բարձր արագությունը (30 մ/վրկ) զիջում Ra ≤ 0.4 մկմ.

• Եզրաշերտ:

• • Die Sinking կամ Wire EDM ստեղծում է բարդ խոռոչներ՝ առանց մեխանիկական սթրեսներ առաջացնելու.
  • Դիէլեկտրիկ հեղուկ: Ածխաջրածնային յուղը վերահսկվող լվացմամբ կանխում է կարբիդների նորից նստեցումը.
  • Մեքենաների գները: Սովորաբար 0,1–0,5 մմ³/րոպե, կախված էլեկտրոդի երկրաչափությունից և հզորության պարամետրերից.

EDM-ի և ճշգրիտ հղկման ներդրումը թույլ է տալիս D2 բաղադրիչներին հասնել ցանցի մոտ ձևերի և հայելային հարդարման՝ պահպանելով գործիքի պողպատի ամբողջական կարծրությունը:.

Մակերեւույթի հարդարում և ծածկույթ

Գործիքի կյանքը հետագայում երկարացնելու համար, հաշվի առեք այս հարդարման տարբերակները:

• Փայլեցում: Վերջնական փայլեցում դեպի Ra ≤ 0.2 մկմ նվազեցնում է շփումը և բեկորների կպչունությունը.
• PVD ծածկույթներ: Տիտանի նիտրիդ (TiN) կամ ալյումինի տիտանի նիտրիդ (Ոսկի) շերտերը ավելացնում են կոշտ, ցածր շփման մակերես, մաշվածության ժամկետի ավելացում մինչև 50%.
• Ազոտավորում: Ցածր ջերմաստիճանի գազի ազոտավորում (500 ° C) ցրում է ազոտը՝ ձևավորելով կարծրացած պատյան, բարձրացնելով մակերևույթի կարծրությունը մինչև HRC 70+ առանց աղավաղելու հիմնական չափերը.

8. D2 սառը աշխատանքային գործիքների պողպատի հիմնական կիրառությունները

D2-ի մաշվածության դիմադրության և ամրության հավասարակշռությունը համապատասխանում է:

• Սառը աշխատանքը մահանում է: Բլանկավորում, կազմող, և կտրման գործողությունները գերազանցում են 1 միլիոն ցիկլեր.
• Կտրող շեղբեր: Բարձր արագությամբ կտրող դանակներ, որոնք պահպանում են սուր եզրերը հղկող ցեխերի տակ.
• Բռունցքով հարվածելու և մեռնելու հավաքածուներ: Հուսալի կատարում ավտոմոբիլային և կենցաղային արդյունաբերության համար դրոշմված բաղադրիչներում.
• Հագեք մասեր: Գլանափաթեթներ, ejector կապում, և թփեր բարձր քայքայված միջավայրերում.
• Հավելումների օգնությամբ գործիքային ներդիրներ: Հիբրիդային կաղապարի ներդիրներ, որոնք համատեղում են D2-ը համապատասխան սառեցման ալիքների հետ.

9. Կատարման համեմատություն: D2 ընդդեմ. Գործիքների այլ պողպատներ

D2 սառը աշխատանքային գործիքի պողպատը լայնորեն ճանաչված է իր բացառիկ մաշվածության դիմադրությամբ և չափավոր ամրությամբ.

Սակայն, արտադրության համար նախատեսված գործիքների պողպատ ընտրելիս, Կարևոր է համեմատել D2-ը այլ հայտնի գործիքների պողպատների հետ՝ արդյունավետության փոխզիջումները գնահատելու համար, ամրություն, և արժեքը.

Այս բաժինը ներկայացնում է D2-ի մանրամասն համեմատությունը A-2-ի հետ, Մ-2, և S-7, ապահովված է տվյալների և իրական աշխարհի պատկերացումներով.

Գործիքների պողպատի համեմատական ​​աղյուսակ

10. Եզրափակում

D2 սառը աշխատանքային գործիքի պողպատն առանձնանում է մաշվածության դիմադրության անզուգական համադրությամբ, ծավալային կայունություն, և ջերմային կայունություն.

Դրա բազմակողմանիությունը կիրառությունների լայն շրջանակում` սկսած ավանդական սառը մշակումից մինչև հավելումների արտադրության նոր մեթոդներ, այն դարձնում է անփոխարինելի նյութ ժամանակակից արտադրության մեջ:.

Հասկանալով D2-ի քիմիական կազմի նրբությունները, Մեխանիկական հատկություններ, և մշակման տեխնիկան հնարավորություն է տալիս

ինժեներներին և դիզայներներին՝ օգտագործելու իր ողջ ներուժը, ապահովելով իրենց նախագծերի օպտիմալ կատարումը և արդյունավետությունը.