مقدمة عن قوالب الفولاذ المستخدمة في العمل البارد

يُستخدم فولاذ القوالب الباردة بشكل أساسي في الختم، والقطع، والتشكيل، والثني، والبثق البارد، والسحب البارد، وقوالب مسحوق المعادن، وما إلى ذلك. يتطلب صلابة عالية، ومقاومة عالية للتآكل، ومتانة كافية. يُقسم عمومًا إلى فئتين: النوع العام والنوع الخاص. على سبيل المثال، عادةً ما يتضمن فولاذ القوالب الباردة للأغراض العامة في الولايات المتحدة أربع درجات من الفولاذ: 01، وA2، وD2، وD3. يوضح الجدول 4 مقارنة درجات فولاذ قوالب سبائك العمل الباردة للأغراض العامة في مختلف البلدان. ​​وفقًا لمعيار JIS الياباني، فإن الأنواع الرئيسية لفولاذ القوالب الباردة التي يمكن استخدامها هي سلسلة SK، بما في ذلك فولاذ الأدوات الكربوني من سلسلة SK، و8 فولاذ أدوات سبائك سلسلة SKD، و9 فولاذ عالي السرعة من سلسلة SKHMO، بإجمالي 24 درجة من الفولاذ. يتضمن معيار فولاذ الأدوات سبائك GB/T1299-2000 الصيني ما مجموعه 11 نوعًا من الفولاذ، مما يشكل سلسلة كاملة نسبيًا. مع التغيرات في تكنولوجيا المعالجة والمواد المعالجة والطلب على القوالب، فإن السلسلة الأساسية الأصلية لا تستطيع تلبية الاحتياجات. طورت مصانع الصلب اليابانية ومصنعي الأدوات والقوالب الأوروبيين الرئيسيين فولاذ قوالب العمل البارد لأغراض خاصة، وشكلت تدريجيًا سلسلة فولاذ قوالب العمل البارد الخاصة بها، كما أن تطوير فولاذ قوالب العمل البارد هذا هو أيضًا اتجاه تطوير فولاذ قوالب العمل البارد.

فولاذ منخفض السبائك مقاوم للتآكل بالهواء يعمل على البارد

مع تطور تكنولوجيا المعالجة الحرارية، وخاصةً التطبيق الواسع لتكنولوجيا التبريد بالفراغ في صناعة القوالب، من أجل تقليل تشوه التبريد، تم تطوير بعض أنواع الفولاذ منخفض السبائك والمُبرد بالهواء والمُشوه بدقة في الداخل والخارج. يتطلب هذا النوع من الفولاذ قابلية تصلب جيدة ومعالجة حرارية جيدة، ويتميز بتشوه صغير وقوة وصلابة جيدة ومقاومة معينة للتآكل. على الرغم من أن الفولاذ القياسي عالي السبائك والمُعالج على البارد (مثل D2 وA2) يتمتع بصلابة جيدة، إلا أنه يحتوي على نسبة عالية من السبائك وهو مكلف. لذلك، تم تطوير بعض أنواع الفولاذ منخفض السبائك والمُشوه بدقة في الداخل والخارج. يحتوي هذا النوع من الفولاذ عمومًا على عناصر سبائك الكروم والمنجنيز لتحسين قابلية التصلب. يكون المحتوى الإجمالي لعناصر السبائك عمومًا أقل من 5٪. إنه مناسب لتصنيع الأجزاء الدقيقة مع دفعات إنتاج صغيرة. قوالب معقدة. تشمل درجات الفولاذ النموذجية A6 من الولايات المتحدة، وACD37 من شركة هيتاشي ميتالز، وG04 من شركة دايدو سبيشل ستيل، وAKS3 من شركة آيتشي ستيل، وغيرها. بعد التبريد عند درجة حرارة 900 درجة مئوية والتطبيع عند درجة حرارة 200 درجة مئوية، يحافظ فولاذ GD الصيني على كمية معينة من الأوستينيت، ويتمتع بقوة وصلابة وثبات أبعاد جيدين. يمكن استخدامه في صنع قوالب الختم الباردة المعرضة للتقطيع والكسر. يتميز بعمر خدمة طويل.

قوالب فولاذية مطفئة بالنار

من أجل تقصير دورة تصنيع القالب وتبسيط عملية المعالجة الحرارية وتوفير الطاقة وتقليل تكلفة تصنيع القالب. طورت اليابان بعض أنواع الفولاذ الخاصة للعمل على البارد لمتطلبات إخماد اللهب. تشمل الأنواع النموذجية SX105V (7CrSiMnMoV) وSX4 (Cr8) من Aichi Steel وHMD5 وHMD1 من Hitachi Metal وفولاذ G05 من Datong Special Steel Company وما إلى ذلك. طورت الصين 7Cr7SiMnMoV. يمكن استخدام هذا النوع من الفولاذ لتسخين الشفرة أو أجزاء أخرى من القالب باستخدام مسدس رش أوكسي أسيتيلين أو سخانات أخرى بعد معالجة القالب ثم تبريده بالهواء وإخماده. بشكل عام، يمكن استخدامه مباشرة بعد الإخماد. نظرًا لعمليته البسيطة، فإنه يستخدم على نطاق واسع في اليابان. نوع الفولاذ الممثل لهذا النوع من الفولاذ هو 7CrSiMnMoV، والذي يتميز بصلابة جيدة. عند إخماد فولاذ φ80 مم بالزيت، تصل صلابته على مسافة 30 مم من السطح إلى 60HRC. الفرق في الصلابة بين القلب والسطح هو 3HRC. عند إخماد اللهب، بعد التسخين المسبق عند درجة حرارة 180-200 درجة مئوية، ثم التسخين إلى 900-1000 درجة مئوية للإخماد باستخدام مسدس الرش، يمكن أن تتجاوز صلابته 60HRC، ويمكن الحصول على طبقة صلبة يزيد سمكها عن 1.5 مم.

فولاذ عالي الصلابة ومقاوم للتآكل يعمل على البارد

لتحسين متانة فولاذ القوالب الباردة وتقليل مقاومته للتآكل، طورت بعض شركات إنتاج فولاذ القوالب الأجنبية الكبرى سلسلة من فولاذ القوالب الباردة بصلابة ومقاومة تآكل عاليتين. يحتوي هذا النوع من الفولاذ عمومًا على حوالي 1% كربون و8% كروم. مع إضافة الموليبدينوم والفاناديوم والسيليكون وعناصر السبائك الأخرى، تكون كربيداته دقيقة وموزعة بالتساوي، ومتانته أعلى بكثير من فولاذ نوع Cr12، ومقاومته للتآكل مماثلة. يتميز هذا الفولاذ بصلابة عالية، وقوة انثناء، وقوة تعب، ومتانة كسر، وثبات ضد التصلب أعلى أيضًا من فولاذ نوع Crl2. وهو مناسب للثقب عالي السرعة والثقب متعدد المحطات. أنواع الفولاذ الممثلة لهذا النوع من الفولاذ هي DC53 الياباني ذو محتوى V منخفض وCRU-WEAR ذو محتوى V عالي. يتم تبريد DC53 عند درجة حرارة 1020-1040 درجة مئوية، ويمكن أن تصل صلابته إلى 62-63HRC بعد التبريد الهوائي. يمكن تلطيفه عند درجة حرارة منخفضة (180 ~ 200 درجة مئوية) وتلطيف درجة حرارة عالية (500 ~ 550 درجة مئوية) ، ويمكن أن تكون صلابته أعلى بمرة واحدة من D2 ، وأداء التعب أعلى بنسبة 20٪ من D2 ؛ بعد التشكيل واللف CRU-WEAR ، يتم التلدين والأستنيت عند 850-870 درجة مئوية. أقل من 30 درجة مئوية / ساعة ، يبرد إلى 650 درجة مئوية ويطلق ، يمكن أن تصل الصلابة إلى 225-255HB ، يمكن اختيار درجة حرارة التبريد في نطاق 1020 ~ 1120 درجة مئوية ، يمكن أن تصل الصلابة إلى 63HRC ، يتم تلطيفه عند 480 ~ 570 درجة مئوية وفقًا لظروف الاستخدام ، مع تأثير التصلب الثانوي الواضح ومقاومة التآكل والمتانة أفضل من D2.

الفولاذ الأساسي (الفولاذ عالي السرعة)

استُخدم الفولاذ عالي السرعة على نطاق واسع في الخارج لتصنيع قوالب العمل الباردة عالية الأداء وطويلة العمر نظرًا لمقاومته الممتازة للتآكل وصلابته الحمراء، مثل الفولاذ عالي السرعة القياسي العام في اليابان SKH51 (W6Mo5Cr4V2). من أجل التكيف مع متطلبات القالب، غالبًا ما يتم تحسين الصلابة عن طريق تقليل درجة حرارة التبريد أو صلابة التبريد أو تقليل محتوى الكربون في الفولاذ عالي السرعة. يتم تطوير الفولاذ المصفوفي من الفولاذ عالي السرعة، وتركيبه الكيميائي يعادل تكوين مصفوفة الفولاذ عالي السرعة بعد التبريد. لذلك، فإن عدد الكربيدات المتبقية بعد التبريد صغير وموزع بالتساوي، مما يحسن بشكل كبير من صلابة الفولاذ مقارنة بالفولاذ عالي السرعة. درست الولايات المتحدة واليابان الفولاذ الأساسي بدرجات VascoMA و VascoMatrix1 و MOD2 في أوائل السبعينيات. في الآونة الأخيرة، تم تطوير DRM1 و DRM2 و DRM3 وما إلى ذلك. يُستخدم عادةً في قوالب العمل البارد التي تتطلب صلابة أعلى وثباتًا أفضل في مقاومة التصلب. كما طورت الصين بعض أنواع الفولاذ الأساسي، مثل 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb)، و65W8Cr4VTi، و65Cr5Mo3W2VSiTi، وغيرها. يتميز هذا النوع من الفولاذ بقوة وصلابة جيدتين، ويُستخدم على نطاق واسع في البثق البارد، والتثقيب البارد للصفائح السميكة، وعجلات درفلة الخيوط، وقوالب الطباعة، وقوالب التشكيل البارد، وغيرها، ويمكن استخدامه كقوالب بثق دافئة.

مسحوق المعادن قالب الفولاذ

يتميز فولاذ القوالب البارد عالي السبائك من نوع LEDB، المُنتج باستخدام العمليات التقليدية، وخاصةً المواد كبيرة المقطع، بتركيب كربيدات يوتكتيكية خشنة وتوزيع غير متساوٍ، مما يُقلل بشكل كبير من متانة الفولاذ وقابليته للطحن وتماثل خواصه. في السنوات الأخيرة، ركزت كبرى شركات الفولاذ المتخصصة الأجنبية، المُنتجة لفولاذ الأدوات والقوالب، على تطوير سلسلة من فولاذ مسحوق المعادن عالي السرعة وفولاذ القوالب عالي السبائك، مما أدى إلى التطور السريع لهذا النوع من الفولاذ. باستخدام عملية مسحوق المعادن، يبرد مسحوق الفولاذ المُذرى بسرعة، وتكون الكربيدات المُتشكلة ناعمة وموحدة، مما يُحسّن بشكل كبير من متانة مادة القالب وقابليتها للطحن وتماثل خواصها. بفضل هذه العملية الإنتاجية الخاصة، تكون الكربيدات ناعمة وموحدة، كما تُحسّن قابلية التشغيل وأداء الطحن، مما يسمح بإضافة نسبة أعلى من الكربون والفاناديوم إلى الفولاذ، وبالتالي تطوير سلسلة من أنواع الفولاذ الجديدة. على سبيل المثال، تشهد سلسلة DEX (DEX40، DEX60، DEX80، إلخ) من شركة داتونغ اليابانية، وسلسلة HAP من شركة هيتاشي ميتال، وسلسلة FAX من شركة فوجيكوشي، وسلسلة VANADIS من شركة أوديهولم، وسلسلة ASP من شركة إيراستيل الفرنسية، وفولاذ الأدوات والقوالب المُستخدم في مسحوق المعادن من شركة CRUCIBLE الأمريكية تطورًا سريعًا. عند تشكيل سلسلة من فولاذ مسحوق المعادن مثل CPMlV، وCPM3V، وCPMlOV، وCPM15V، إلخ، تحسّنت مقاومتها للتآكل ومتانتها بشكل ملحوظ مقارنةً بفولاذ الأدوات والقوالب المُصنّع باستخدام العمليات التقليدية.