Koks yra kiečiausias metalas, naudojamas inžinerijoje?

Mechaninės inžinerijos, įrankių projektavimo ir pramoninės gamybos srityse kietumas yra viena iš svarbiausių medžiagų savybių. Kietesni metalai atsparūs dilimui, išlaiko aštrius kraštus, ilgiau išlaiko griežtus leistinus nuokrypius ir atlaiko abrazyvines darbo sąlygas. Gaminių inžinieriams, įrankių gamintojams ir pirkimų komandoms nuolat kyla vienas klausimas: koks yra kiečiausias metalas, naudojamas inžinerijoje?

Trumpas atsakymas priklauso nuo to, ar įtraukiate sudėtines metalo medžiagas, ar tik grynus metalus.Iš grynų elementarių metalų chromas yra kiečiausias. Tarp praktinių inžinerinių metalų, naudojamų įrankiams ir gamybai,Cementuotas volframo karbidas yra sunkiausiai plačiai naudojama medžiaga, po to sekė miltelinės metalurgijos greitaeigis{0} plienas ir aukščiausios kokybės įrankių plienas. Kasdieninėje pramoninėje praktikoje D2 šalto-apdirbimo įrankių plienas ir M2 greitaeigis plienas yra kietieji metalai, kuriais galima atlikti daugumą štampavimo, pjovimo ir formavimo operacijų.

Tačiau kietumas niekada nėra vienintelis dalykas. Kiečiausi metalai beveik visada yra trapūs, brangūs ir sunkiai apdirbami. Gera inžinerija visada suderina kietumą su kietumu, atsparumu dilimui, apdirbamumu ir bendromis sąnaudomis. Šiame išsamiame vadove mes suskirstome kiečiausius metalus, naudojamus inžinerijoje, paaiškiname, kaip matuojamas kietumas, tyrinėjame realų-pramoninį pritaikymą pasaulyje ir aptariame, kaip kietieji metalai leidžiatikslus metalo štampavimasirlakštinio metalo gamyba.

Kaip kietumas apibrėžiamas ir matuojamas inžinerijoje

Prieš vertindami medžiagas, svarbu suprasti, kaip inžinieriai kiekybiškai įvertina kietumą. Kietumas – tai medžiagos atsparumas įbrėžimams, įbrėžimams ir nuolatinei paviršiaus deformacijai.

Metalo apdirbimo pramonėje dažniausiai naudojamos trys bandymo skalės:

• Rokvelo kietumas (HRC):Standartinė skalė grūdintam įrankių plienui ir kietiesiems lydiniams. Jame naudojamas deimantinis kūgio įdubimas esant 150 kg apkrovai. Dauguma inžinerinių kietųjų metalų yra tarp HRC 50 ir HRC 70.
• Vickerso kietumas (HV):Naudojamas labai kietoms medžiagoms, plonoms dangoms irsmulkios tikslios detalės. Vickers skalė gali matuoti kietumą platesniame diapazone nei Rockwell C.
• Brinelio kietumas (HBW):Įprasta minkštesniems konstrukciniams plienams ir susidėvėjusioms plokštėms. Rečiau naudojamas sunkiausiems inžineriniams metalams.

Kaip atskaitos taškas:

• Minkštas švelnus plienas: ~HRC 10–20
• Standartinis grūdintas peilio ašmenys: ~HRC 55–58
• Aukščiausios kokybės štampavimo štampavimo plienas: ~HRC 60–64
• Itin kietos įrankių medžiagos: HRC 70+ arba išmatuotos Vickers skalėje

Kiečiausi metalai, naudojami inžinerijoje, reitinguojami

Toliau pateikiami svarbiausi kietmetalai ir metalo{0}}pagrindo inžinerinės medžiagos, suskirstytos nuo sunkiausių iki sunkiausių{1}}praktinių klasių.

1. Cementuotas volframo karbidas

Plačiai laikoma kiečiausia{0}}metalo medžiaga, naudojama pagrindinėje inžinerijoje,cementuotas volframo karbidas(dažnai tiesiog vadinamas karbidu) yra ne grynas metalas, o metalo{0}}matricos kompozicija. Jį sudaro volframo karbido dalelės, sujungtos su kobalto rišikliu.

Kietumo diapazonas:1 500–2 200 HV (atitinka maždaug 80–90 HRC, daug daugiau nei Rokvelio C skalės naudingoji riba)

Pagrindinės savybės:

• Išskirtinis atsparumas dilimui ir krašto išlaikymas
• Labai didelis gniuždymo stiprumas
• Atsparus aukštai temperatūrai pjovimo metu
• Trapus ir jautrus smūgiams ir smūgiams

Inžinerinės programos:

• Didelio greičio{0}}pjovimo įrankių įdėklai apdirbimui
• Tikslūs štampavimo štampai ir dėvimi įdėklai, skirti didelei{0}}apimčiai gaminti
• Dėvėkite plokštes, purkštukus ir guolių paviršius abrazyvinėje aplinkoje
• Gręžtai ir kasybos įrankių antgaliai

Volframo karbidas yra kiečiausia medžiaga, kurią rasite įprastiniam pramoniniam naudojimui. Atliekant itin didelės apimties štampavimo operacijas, karbido perforatoriai ir štampai gali tarnauti 5–10 kartų ilgiau nei standartinis įrankinis plienas.

2. Miltelinės metalurgijos greitaeigis plienas (PM HSS)

Miltelinės metalurgijos greitaeigis plienas{0}} yra kiečiausios iš visų-plieno inžinerinių medžiagų, pagamintų komerciniu mastu. Skirtingai nuo įprastinio liejimo ir kaltinio plieno, PM plienas gaminamas iš smulkių plieno miltelių, sutankintų ir sukepinamų į kietus ruošinius. Taip sukuriama vienoda, smulkiagrūdė-mikrostruktūra, galinti išlaikyti labai daug kietųjų karbidų dalelių be per didelio trapumo.

Kietumo diapazonas:HRC 66–70+ po optimalaus terminio apdorojimo

Aukščiausios klasės:

• ASP 2060 / Vanadis 10:Itin kietos PM klasės, skirtos ekstremaliam dilimui
• PM-M4:Didelio -našumo miltelinio metalo M4{2}}greitamojo plieno versija
• Vanadis 4 Extra:Subalansuota PM klasė, pasižyminti puikiu tvirtumu ir atsparumu dilimui

Inžinerinės programos:

• Didelio{0}}našumo štampavimasir formavimo štampai
• Tikslūs pjovimo įrankiai, skirti sunkiai{0}}apdirbamoms medžiagoms{1}}apdirbti
• Šaltojo ekstruzijos įrankiai ir labai{0}}dėvintys perforavimo komponentai

PM greitaeigis plienas užtikrina beveik-karbido atsparumą dilimui, didesnį tvirtumą ir mažesnę kainą nei kietasis karbidas. Jie yra aukščiausios kokybės pasirinkimas didelės-progresyvios štampavimo apimties gamybai.

3. Įprasti greitaeigiai plienai (HSS)

Prieš plačiai paplitus miltelinės metalurgijos technologijoms, tradicinis greitaeigis plienas{0}} buvo didžiausias įrankių kietumo standartas. Jie išlieka ekonomiškiausiu-pasirinkimu daugeliui sudėtingų inžinerinių programų.

Kietumo diapazonas:HRC 62–69, priklausomai nuo klasės

Aukščiausios klasės:

• M2 HSS:Plačiausiai naudojamas bendrosios paskirties -greitai{1}}plienas. Kietėja iki HRC 64–66. Standartinis grąžtų, frezų ir gamybos štampavimo įrankių darbinis arkliukas.
• M42 HSS:Aukščiausios kokybės kobalto -lydinys, pasiekiantis HRC 67–69 ir pasižymintis puikiu raudonu kietumu (sugebėjimas išlaikyti kietumą aukštoje temperatūroje). Naudojamas didelio našumo-pjovimo įrankiams ir sudėtingoms formavimo operacijoms.

Inžinerinės programos:

• Standartiniai štampavimo štampai ir štampai
• Grąžtai, galiniai frezai ir pjovimo įrankiai
• Pjūklo geležtės ir kirpimo geležtės

4. Šaltasis{1}}apdirbimo įrankių plienas

Šalto{0}}apdirbimo įrankių plienas yra bendro metalo štampavimo ir formavimo pagrindas. Nors jie nėra tokie kieti kaip greitaeigiai -plienai, jie pasižymi puikiu kietumo, tvirtumo, atsparumo dilimui ir prieinamumo balansu.

Kietumo diapazonas:HRC 58–64

Aukščiausios klasės:

• D2 įrankių plienas:Dažniausias šaltojo{0}}darbo laipsnis štampavimo pramonėje. Dėl didelio chromo ir karbido kiekio kietėja iki HRC 58–62 ir labai geras atsparumas dilimui. Tai numatytasis presavimo štampų, formavimo štampų ir kirpimo peilių pasirinkimas.
• A2 įrankių plienas:Kietėja iki HRC 60–62 ir yra geresnis nei D2. Naudojamas formuojant štampus ir įrankius, kurie turi būti atsparūs atskilimui veikiant smūgio apkrovoms.
• S7 įrankių plienas:Atspariausias peršalimo{0}}darbo lygis, naudojamas esant dideliems smūgiams.

Daugumai standartinių metalo štampavimo irlakštinio metalo gamybaĮrankiai, D2 įrankių plienas užtikrina geriausią našumo ir kainos derinį.

5. Martensitiniai nerūdijantys plienai

Kai reikalingas ir kietumas, ir atsparumas korozijai, martensitinis nerūdijantis plienas yra sunkiausias pasirinkimas. Skirtingai nuo austenitinių nerūdijančio plieno rūšių, tokių kaip 304 ir 316, martensitinės rūšys gali būti gerokai sukietintos termiškai apdorojant.

Kietumo diapazonas:HRC 50–60

Aukščiausios klasės:

• 440C nerūdijantis plienas:Sunkiausia dažniausiai prieinama nerūdijančio plieno rūšis. Visiškai sukietėjus pasiekia HRC 58–60. Naudojamas aukštos kokybės stalo įrankiams, guolių komponentams ir korozijai{5}}atspariems įrankiams.
• 420HC nerūdijantis plienas:Modifikuota 420 klasė su didesniu anglies kiekiu, sukietėja iki maždaug HRC 56–58. Siūlo didesnį atsparumą korozijai nei 440C ir šiek tiek mažesnis kietumas.

6. Chromas – kiečiausias grynas metalas

Tarp grynų elementarių metalų,chromas (Cr)yra kiečiausias, jo gryniausia forma Vickerso kietumas yra maždaug 1000 HV. Tačiau grynas chromas yra trapus ir retai naudojamas kaip atskiras inžinerinis metalas. Vietoj to jis beveik išimtinai naudojamas kaip legiravimo elementas -, labiausiai žinomas kaip pagrindinis nerūdijančio plieno ingredientas. Chromas taip pat plačiai naudojamas kieto chromo galvanizavimui, kad minkštesnėms plieninėms dalims būtų suteiktas kietas,-atsparus dilimui paviršius.

Kietumo prekyba-: kodėl kietesnis ne visada geresnis

Inžinerijos srityje kiečiausio metalo pasirinkimas beveik niekada nėra optimalus sprendimas.

Kietumas turi neišvengiamų{0}}kompromisų:

• Kietumas ir kietumas:Didėjant kietumui, atsparumas smūgiams beveik visada mažėja. Kiečiausi metalai yra trapūs ir gali įskilti, įtrūkti ar suskilti veikiant smūgiams. Poveikio programoms -, pvzkrautuvo šakės, plaktuko įrankiai irkonstrukciniai laikikliai- šiek tiek minkštesnė, kietesnė klasė yra saugesnė ir ilgaamžiškesnė.
• Kietumas ir apdirbamumas:Kietesnius metalus daug sunkiau pjauti, gręžti, frezuoti ir šlifuoti. Jie greitai susidėvi pjovimo įrankius ir reikalauja mažesnio apdorojimo greičio. Labai kietos rūšys dažnai turi būti apdirbamos minkštai atkaitintos, o po to termiškai{2}}apdorojamos.
• Kietumas ir kaina:Aukščiausios kokybės kietos medžiagos, pvz., volframo karbidas ir PM greitaeigis plienas, yra daug brangesni nei standartiniai įrankių plienai. Įrankių sąnaudos, perdirbimo sąnaudos ir laužo kiekis didėja didėjant kietumui.
• Kietumas ir suvirinamumas:Daugumą labai kietų plienų sunku arba neįmanoma patikimai suvirinti be įtrūkimų ir nesuminkštėjimo. Struktūrinėms reikmėms, kurioms reikalingas suvirinimas, paprastai naudojamos žemesnio-kietumo, suvirinamos klasės.

Taikant gerą inžinerinį projektą, parenkama kiečiausia medžiaga, kuri vis dar atitinka tvirtumo, kainos ir gamybos reikalavimus - o ne pati kiečiausia medžiaga.

Kietieji metalai metalo štampavimo ir pramoninės gamybos srityse

Kasdienėje metalo gamyboje{0}}kietieji metalai atlieka du skirtingus vaidmenis: jie naudojami įrankiams gaminti, o kartais jie naudojami kaip detalės medžiaga.

Kietieji metalai štampavimo įrankiams

Štampai ir štampai, formuojantys lakštinio metalo dalis, yra tais atvejais, kai kietieji metalai suteikia didžiausią vertę.

Ilgiau{0}}tvarus štampai sumažina prastovos laiką, sumažina vienos-dalies įrankių kainą ir išlaiko griežtesnius tolerancijos ilgesnius gamybos etapus.

• Standartiniai gamybos įrankiai:D2 šalto{1}} darbo įrankių plienas yra daugelio štampavimo štampų pramonės standartas. Tai užtikrina gerą dėvėjimosi laiką už priimtiną kainą.
• Didelės{0}}tūrio progresiniai štampai:M2 arba M42 greitaeigiai plieniniai štampai ir štampaismulkios tikslios detalėspvz., elektros gnybtai.
• Itin-didelės-apimties gamyba:Volframo karbido įdėklai naudojami didžiausio{0}}dėvėjimosi stotyse laipsniškuose štampuose, kur tarp įrankių keitimo reikia pagaminti milijonus dalių.

AtJoyear metalo dirbiniai, mūsų{0}}vidinis įrankių skyrius gamina ir prižiūri štampavimo štampus, naudodamas aukščiausios kokybės D2 ir M2 įrankių plieną, o karbido patobulinimai pasiekiami didelės apimties{3}}gamyboms. Tai užtikrina pastovų matmenų tikslumą ir ilgą įrankio tarnavimo laikąvario lydinio tikslaus štampavimo dalys, 72 colių nerūdijančio plieno fortepijono vyriaiir kitus didelės apimties{0}}produktus. Mūsųlakštinio metalo štampavimo prototipaspaslauga taip pat naudoja optimizuotą įrankių plieną, kad subalansuotų greitį, kainą ir kokybę, kad būtų galima{0}}patvirtinti mažą dizainą.

Kietieji metalai gataviems komponentams

Nors įrankiams gaminti naudojami kiečiausi metalai, daugumai gatavų štampuotų ir pagamintų dalių nereikia maksimalaus kietumo. Vietoj to jie naudoja medžiagas, parinktas pagal stiprumą, atsparumą korozijai, formuojamumą ar laidumą.

• Konstrukciniai ir medžiagų tvarkymo komponentai:Didelio-stiprumo mažai{1}}legiruotas plienas suderina kietumą, atsparumą ir suvirinamumą. Mūsųkrautuvo šakėsir medžiagų tvarkymo prieduspavyzdžiui, yra gaminami iš didelio{0}}stiprumo legiruotojo plieno, suprojektuoto taip, kad atitiktųISO 2330irANSI/ITSDF B56.11.4saugos standartus. Šios medžiagos yra pakankamai kietos, kad būtų atsparios dilimui, tačiau pakankamai tvirtos, kad saugiai sugertų smūgines apkrovas.
• Korozijai{0}}atspari techninė įranga:Nerūdijantis plienas 304 ir 316 parenkami dėl atsparumo korozijai, o ne dėl didžiausio kietumo. Mūsųilgi metaliniai vyriaiir fortepijono vyriai yra tiksliai{0}}suformuoti iš šių klasių, kad būtų užtikrintas patikimas ilgalaikis{1}} veikimas pramoninėje aplinkoje.
• Elektriniai komponentai:Vario ir žalvario lydiniai parenkami pagal laidumą ir formuojamumą, o ne kietumą.

Kodėl verta bendradarbiauti su „Joyear Metalwork“?

Nesvarbu, ar jūsų projektas reikalaujatikslūs{0}}štampuoti variniai gnybtai, korozijai{0}}atsparus nerūdijančio plieno vyriai, arba sunkius{0}}konstrukcinius komponentus, dirbant su patyrusiu gamintoju užtikrinamas tinkamas medžiagų ir įrankių pasirinkimas kiekvienam pritaikymui.

Joyear metalo dirbiniaiyra ISO 9001:2015 ir ISO 14001:2004 sertifikuotas metalo štampavimo ir lakštinio metalo gaminių gamintojas, įkurtas 2008 m. Mūsų 5,000+ kvadratinių metrų ploto gamybos įmonėje dirba daugiau nei 300 kvalifikuotų specialistų ir aptarnauja originalios įrangos gamintojus, įrangos gamintojus ir pramonės atstovus visame pasaulyje.

Mūsų pagrindinės galimybės apima:

• Didelės apimties progresinis štampavimas su aukščiausios kokybės įrankių plienu ir karbido įrankių parinktimis
• Vario lydinio tikslaus štampavimo dalys, skirtos elektronikai ir elektrai
• Nerūdijančio plieno pianino vyriaiir ilgi metaliniai vyriai pramoninei įrangai
• Sunkios{0}}krautuvo šakėsir medžiagų tvarkymo komponentai, pagaminti pagal tarptautinius saugos standartus
• Prototipo lakštinio metalo štampavimas ir visapusiškas gamybos palaikymas
• Atlikite{0}}vidinį įrankių projektavimą, antrines operacijas ir kokybės užtikrinimą

Mūsų inžinierių komanda glaudžiai bendradarbiauja su kiekvienu klientu projektavimo etape, kad rekomenduotų optimalias medžiagas - tiek baigtoms dalims, tiek gamybos įrankiams -, kad būtų suderintas našumas, ilgaamžiškumas ir bendra kaina.

Norėdami ištirti visas mūsų štampavimo ir gamybos galimybes, apsilankykite Joyear Metalwork:https://www.joyearmetalwork.com/arba susisiekite su mūsų technine komanda, kad aptartumėte savo projekto reikalavimus.

Dažnai užduodami klausimai

K: Koks yra kiečiausias metalas, naudojamas inžinerijoje?

• A. Iš praktinių inžinerinių medžiagų cementuotas volframo karbidas yra sunkiausiai naudojama metalo{0}}pagrindo įrankių medžiaga. Iš visų -plieno rūšių miltelinės metalurgijos greitaeigių-plienų kietumas yra didžiausias. D2 ir M2 įrankių plienas yra labiausiai paplitę kietieji metalai, naudojami kasdienėje pramonėje.

K: Ar titanas yra kiečiausias metalas?

• A: Ne. Titanas vertinamas dėl puikaus stiprumo{1}}svorio santykio ir atsparumo korozijai, tačiau jis nėra ypač kietas. Grynas titanas yra santykinai minkštas ir net didelio stiprumo titano lydiniai yra apie 36–44 - HRC, daug minkštesni nei įrankių plienas.

K: Kokia yra kiečiausia plieno rūšis?

• A: Kiečiausios komercinės plieno rūšys yra miltelinės metalurgijos greitaeigis{0} plienas, pvz., ASP 2060 ir Vanadis 10, kurių HRC gali viršyti 68–70. Tarp įprastų plienų M42 greitaeigis plienas pasiekia maždaug 67–69 HRC.

K: Kodėl ne viskam naudojami kiečiausi metalai?

• A: Kiečiausi metalai yra trapūs, brangūs, sunkiai apdirbami ir jautrūs smūgiams. Daugumai inžinerinių programų reikalingas kietumo, tvirtumo ir kainos balansas. Optimali medžiaga yra pati minkščiausia, kuri vis dar atitinka visus eksploatacinių savybių ir ilgaamžiškumo reikalavimus.

Kl .: Kokie metalai naudojami štampavimo štampams?

• A: Dauguma standartinių štampavimo štampų yra pagaminti iš D2 šalto{1}}darbo įrankių plieno. Didesnės apimties gamybai naudojamas M2 greitaeigis plienas. Didžiausio-dėvėjimosi atveju volframo karbido įdėklai montuojami kritinėse štampavimo vietose.

Paskutinės mintys

Kalbant apie kiečiausią metalą, naudojamą inžinerijoje, cementuotas volframo karbidas yra praktinio pramoninio diapazono viršūnėje, o po to – miltelinės metalurgijos greitaeigis plienas, -tradicinis greitasis plienas ir šaltojo{2}} darbo įrankių plienas. Iš grynų elementarių metalų chromas yra kiečiausias, tačiau jis retai naudojamas atskirai.

Tačiau tikroje inžinerinėje praktikoje „geriausias“ kietasis metalas niekada nebūna tik pats kiečiausias. Kvalifikuotas medžiagų parinkimas suderina kietumą su atsparumu, apdirbamumu, kaina ir specifiniais taikymo reikalavimais. Nesvarbu, ar renkatės įrankinį plieną gamybiniam štampui, ar renkatės konstrukcinio komponento dalį, darbas su patyrusiu gamybos partneriu užtikrina optimalų našumo ir vertės balansą.