Proizvodni proces
Proizvodni proces kalupnega jekla je precej zapleten in vsako stopnjo je treba strogo nadzorovati, da se zagotovi kakovost končnega izdelka. Spodaj je podrobnejši opis proizvodnega procesa kalupnega jekla:
1.Taljenje
Taljenje je začetni korak v proizvodnji kalupnega jekla, kjer se surovine stopijo in dodajo legirni elementi za prilagoditev sestave in učinkovitosti jekla. Skupna oprema za taljenje vključuje:
Električna obločna peč (EAF): Uporablja se predvsem za taljenje odpadnega jekla. Odpadki se talijo z visoko temperaturo električnega obloka, po potrebi pa se dodajo različni legirni elementi.
Vakuumsko indukcijsko taljenje (VIM): Jeklo se tali v vakuumskem okolju, kar učinkovito odstrani pline in nečistoče iz staljenega jekla, izboljša njegovo čistost in zagotovi enakomerno porazdelitev legirnih elementov. Ta metoda se uporablja za izdelavo visokokakovostnega kalupnega jekla.
Elektrotaljenje žlindre (ESR): V tem procesu se staljeno jeklo pretali z električnim tokom v kopeli z žlindro, kar pomaga odstraniti nečistoče in izboljša zrnato strukturo, kar ima za posledico bolj enoten in visokokakovosten izdelek.
Med taljenjem se dodajo različni legirni elementi (kot so krom, molibden, volfram, vanadij, nikelj, kobalt itd.) v skladu z zahtevano vrsto jekla in značilnostmi. Ti legirni elementi vplivajo na lastnosti, kot so trdota, odpornost proti obrabi, žilavost in toplotna stabilnost.
2.Kasting
Po taljenju se staljeno jeklo vlije v ingote ali gredice, običajno z uporabo naslednjih metod:
Ulivanje ingotov: Staljeno jeklo se vlije v kalupe, da se ohladi in oblikuje kalupno jeklo v obliki ingota ali bloka. Ulivanje ingotov se običajno uporablja za večje velikosti, ki bodo kasneje podvržene kovanju.
Neprekinjeno litje: Staljeno jeklo se neprekinjeno vliva v gredice, kar zagotavlja boljšo enakomernost in manj napak. Ta metoda je primerna za velikoserijsko proizvodnjo in natančno kontrolo lastnosti jekla.
Med postopkom litja mora biti hitrost hlajenja strogo nadzorovana. Prehitro ali prepočasno ohlajanje lahko povzroči napake, kot so poroznost ali razpoke. Ustrezen nadzor hlajenja neposredno vpliva na mikrostrukturo in fizikalne lastnosti jekla.
3.Kovanje
Kovanje je postopek segrevanja litega jeklenega ingota na visoke temperature in uporabe mehanskega pritiska, da se plastično deformira, kar dodatno izboljša njegovo notranjo strukturo in mehanske lastnosti.
Ogrevanje: Jekleni ingot se najprej segreje na temperaturo kovanja (običajno 1000-1200 °C), s čimer se zagotovi, da je material dovolj plastičen za oblikovanje.
Kovanje: Ingot je podvržen pritisku kovaškega stroja, ki ga stisne in podaljša v zahtevano obliko, kot so okrogle palice, kvadratne palice itd. Med kovanjem se zrnata struktura jekla prečisti, kar vodi do povečane trdnosti in žilavosti.
Odprava notranjih napak: Kovanje prav tako pomaga odstraniti notranje napake, nastale med ulivanjem, kot so plinski mehurčki ali vključki, s čimer se izboljša gostota in enakomernost jekla.
Po kovanju je kalupno jeklo podvrženo pomembnim izboljšavam tako v makro kot mikrostrukturi, z bolj enakomerno velikostjo zrn in večjo natezno trdnostjo.
4.Toplotna obdelava
Toplotna obdelava je kritičen korak pri proizvodnji kalupnega jekla. Cilj je prilagoditi mikrostrukturo jekla, da se poveča njegova trdota, odpornost proti obrabi in žilavost. Običajni postopki toplotne obdelave vključujejo:
Žarjenje: Žarjenje vključuje segrevanje jekla na določeno temperaturo in nato počasno ohlajanje, da se odpravijo notranje napetosti, povzročene med kovanjem, zaradi česar je struktura materiala bolj enotna in zmanjša trdota za izboljšanje obdelovalnosti.
Normaliziranje: Podobno žarjenju, vendar s hitrejšim ohlajanjem, običajno z uporabo zraka. Normalizacija izboljša mehanske lastnosti jekla, zlasti natezno trdnost in trdoto.
Kaljenje: Jeklo se segreje na temperaturo avstenitizacije in nato hitro ohladi (običajno v vodi ali olju), da nastane martenzit. Kaljenje bistveno poveča trdoto jekla, lahko pa tudi postane krhko. Za izboljšanje žilavosti je običajno potreben naknadni postopek kaljenja.
Kaljenje: Po kaljenju je jeklo izjemno trdo, a tudi krhko. Kaljenje se izvaja s ponovnim segrevanjem jekla na nižjo temperaturo, da se zmanjša trdota in hkrati izboljša žilavost in odpornost proti obrabi. Specifična temperatura in čas popuščanja sta ključna za določitev končne učinkovitosti.
5.Strojna obdelava
Po toplotni obdelavi se kalupno jeklo nadalje obdela s strojno obdelavo, da se zagotovi, da njegova oblika, velikost in kakovost površine ustrezajo zahtevanim specifikacijam. Pogosti postopki obdelave vključujejo:
Rezanje: Jeklo je razrezano na zahtevano velikost z metodami, kot so žaganje, lasersko rezanje ali plazemsko rezanje.
Struženje, rezkanje, brušenje: Ti postopki se uporabljajo za izboljšanje oblike kalupnega jekla, kar zagotavlja natančne dimenzije. Zlasti brušenje se uporablja za izboljšanje kakovosti površine, zlasti za jekla z visoko trdoto.
Vrtanje in narezovanje: Za nekatera kalupna jekla bo morda potrebno vrtanje ali narezovanje navojev, da se ustvarijo hladilni kanali ali luknje za sestavljanje.
6.Površinska obdelava
Za izboljšanje odpornosti proti obrabi, odpornosti proti koroziji ali odpornosti proti utrujenosti kalupnega jekla se lahko uporabi dodatna površinska obdelava. Običajne površinske obdelave vključujejo:
Naogljičenje: Jeklo je segreto in obdelano v okolju, bogatem z ogljikom, kar omogoča, da površina absorbira ogljik in tvori utrjeno plast. Naogljičenje bistveno izboljša odpornost proti obrabi in se običajno uporablja za uporabo v kalupih z visoko obrabo.
Nitriranje: Jeklo se segreva v okolju plina dušika ali amoniaka, da se na površini oblikuje utrjena plast nitrida. Ta plast zagotavlja odlično trdoto in odpornost proti koroziji, zaradi česar je idealna za kalupna jekla, ki potrebujejo visoko odpornost proti obrabi in podaljšano življenjsko dobo.
Galvanizacija ali premazovanje: Plast kovine ali zlitine (kot je krom ali nikelj) se nanese na površino jekla s postopkom galvanizacije ali premazovanja za izboljšanje odpornosti proti koroziji in odpornosti proti obrabi.
7.Inšpekcija kakovosti
V celotnem proizvodnem procesu je jeklo za kalupe podvrženo strogemu nadzoru kakovosti in testiranju. Skupni testi kakovosti vključujejo:
Analiza kemijske sestave: Spektrometrične ali kemične metode se uporabljajo za analizo vsebnosti različnih legirnih elementov, ki zagotavljajo, da jeklo izpolnjuje zahtevane specifikacije.
Testiranje trdote: Testiranje trdote je bistvenega pomena za oceno odpornosti jekla proti obrabi in odpornosti proti deformacijam. Običajni preskusi trdote vključujejo teste trdote po Brinellu, Rockwellu in Vickersu.
Testiranje mehanskih lastnosti: Vključuje natezno preskušanje, preskušanje udarcev in preizkušanje utrujenosti, da se zagotovi trdnost, žilavost in vzdržljivost jekla v delovnih pogojih.
Nedestruktivno testiranje (NDT): Metode, kot so ultrazvočno testiranje, pregled magnetnih delcev in rentgensko testiranje, se uporabljajo za odkrivanje notranjih razpok, poroznosti ali vključkov, ki bi lahko vplivali na celovitost jekla.
8.Pakiranje in dostava
Ko so vsi postopki strojne obdelave in inšpekcije končani, je jeklo za kalupe zapakirano za dostavo. Pakiranje se običajno izvaja z uporabo lesenih zabojev, palet ali drugih materialov za zaščito jekla pred poškodbami med transportom. Odvisno od zahtev kupca se lahko jeklo pred odpremo razreže na različne dolžine, oblike ali površinske obdelave.
Z zgornjimi zapletenimi proizvodnimi stopnjami se učinkovitost jekla za kalupe postopoma optimizira za izpolnjevanje različnih zahtev, kot so visoka trdota, odpornost proti obrabi, odpornost proti koroziji in žilavost. Vsak korak procesa, od taljenja do pakiranja, je skrbno nadzorovan, da se zagotovi visoka kakovost končnega izdelka, ki ustreza potrebam kupcev.
