Gereedschapsstaalsoorten

Stalen gereedschappen stellen de mensheid in staat hout, plastic en metaal te vormen tot de miljarden items die de kwaliteit van leven verbeteren. Bij gereedschapsstaal doemen twee woorden op:edge en impact. Staallegeringen met een relatief hoog koolstofgehalte zijn gemakkelijker te slijpen tot een fijne snede, en deze scherpte kan de ontberingen van de productie doorstaan. Omgekeerd is koolstofarm staal moeilijk tot een goed einde te brengen, maar bestand tegen herhaalde schokken. Om het juiste type gereedschapsstaal voor een project te selecteren, is het handig om de kwaliteiten en hun plaats in het productieproces te begrijpen.

Soorten gereedschapsstaal

Zoals alle staalsoorten bevat gereedschapsstaal ijzer, koolstof, mangaan, fosfor en zwavel. Vanaf dat uitgangspunt combineren legeringsmetalen en een reeks productieprocessen tot gereedschapsstaalsoorten in zes lettergecodeerde categorieën:

• W-klasse:waterverharding
• O-klasse:olieverharding
• A-klasse:luchtverharding
• D-klasse:D-type
• S-klasse:schokbestendig
• H-klasse:warm werken

Elke lettersoort bevat op zijn beurt verschillende legeringen die worden aangegeven met cijfers, bijvoorbeeld A2 en O1.

Gereedschapstaalsoorten

Afhankelijk van het budget en de gebruikssituatie van een project, kan een van deze vele typen de beste oplossing blijken te zijn.

Waterharding:W-klasse

De oudste en goedkoopste gereedschapsstaalsoort ontleent zijn naam aan de waterafschrikstap van het productieproces. Afschrikken is de essentiële snelle afkoelfase die legerings- en ijzermoleculen verenigt in gehard staal. W-soorten bevatten geen van de legeringselementen die aanwezig zijn in andere gereedschapssoorten, en het waterhardingsproces produceert dus staal met een zachte kern en een hoge hardheid. Door zorgvuldig uitgloeien heeft W-staal de hoogste bewerkbaarheid van alle gereedschapsstaalsoorten. Dankzij hun hoge koolstofgehalte hebben sommige typen W-klasse geen verdere warmtebehandeling nodig. Types van W-kwaliteit worden zachter boven 300 graden F en zijn slecht geschikt voor gebruik bij hoge temperaturen.

Toepassingen van W-Grade gereedschapsstaal zijn onder meer:

• Bestek
• Reliëftikken
• Stempels graveren
• Boorbits
• Cirkelfrezen
• Scheermesjes
• Houtdraaibankgereedschap

Olieverharding:O-klasse

Net als de W-soorten zijn O-soorten een relatief goedkoop koolstofstaal. Typen van O-kwaliteit bevatten doorgaans sporen van chroom en mangaan om de verharding te bevorderen. Vergeleken met het afschrikken met water, zorgt het afschrikken met olie voor een langzamere koeling in de productiefase. Deze geleidelijke afkoeling produceert een gereedschapsstaal dat veel minder snel zal vervormen in de productiefase van de warmtebehandeling. De resulterende legering is ook minder bros.

Type O1, de meest populaire legering van O-kwaliteit, is een gereedschapsstaal voor algemeen gebruik dat een snede behoudt wanneer het wordt geslepen. In een productieomgeving is deze legering populair voor mallen, geleiders, ponsen en snijmatrijzen. O1-staal is lasbaar, maar de legering vereist zorgvuldige verwarming om scheuren te voorkomen.

Het type O6 legering bevat silicium en een hoger chroomgehalte. Deze zeer bewerkbare legering vertoont uitzonderlijke slijtageprestaties van metaal op metaal. Type O6 houdt ook olie vast wanneer het wordt gesmeerd, waardoor de legering een ideale keuze is voor draadsnijden. De O6-legering werkt goed voor nokken, bussen, schaarbladen en granulatorplaten.

Luchtverharding:A-klasse

Luchtgehard gereedschapsstaal biedt een bewonderenswaardige balans tussen prijs, sterkte, taaiheid en bewerkbaarheid. Met diameters tot 100 mm zorgt een chroomgehalte van 5% ervoor dat de A-kwaliteit gereedschapsstaalsoorten kunnen uitharden met lucht of gas onder druk. Luchtgeharde gereedschapsstaalsoorten behouden een lage vervorming tijdens de warmtebehandelingsfase van hun productie. Deze techniek resulteert in een staal dat een betere slijtvastheid biedt dan O-grade types met lagere kosten dan de hoog-chroom D-grade.

A2 is het meest gebruikte gereedschapsstaal van A-kwaliteit en de typische toepassingen zijn snijgereedschappen voor houtbewerking, middelzware ponsen en hamers. Type A2 dient ook in kunststof spuitgieten voor minder complexe matrijzen. Type A7 gebruikt chroom en vanadium om slijtvastheid te produceren met een verbetering van 50% ten opzichte van zijn A2-neef. Type A7 is bestand tegen slijtage door zand, grind en slurry en is zeer geschikt voor poederverdichtingsgereedschappen, keramische extrusiegereedschappen en voeringen voor baksteenvormen.

Andere toepassingen voor A-klasse types zijn onder meer:

• Middelmessen voor draaibanken
• Industriële buigvormen voor matrijzen
• Meters
• Industriële messen
• Blanking sterft
• Doornen

D-types:D-klasse

Met 1% meer koolstof en bijna drie keer het chroomgehalte van gereedschapsstaal van A-kwaliteit, blinken D-type typen uit in toepassingen bij hoge temperaturen. Sommige legeringen van D-kwaliteit bevatten molybdeen, kobalt of vanadium om de thermische prestaties nog hoger te maken. In staat om hun hardheid te behouden bij temperaturen van bijna 800 graden F, zijn de D-kwaliteit gereedschapsstaalsoorten bij uitstek geschikt voor spuitgieten, matrijsbuigen en smeedmatrijzen. Naast een hoge hittebestendigheid zijn de D-types bestand tegen slijtage door glijdend contact met andere metalen. Door deze slijtvastheid kan gereedschapsstaal van D-kwaliteit fungeren als trekmatrijzen voor staven, buizen en draden. Staalproducenten gebruiken zowel lucht- als oliequenching voor hun D-grade producten.

Andere toepassingen voor de D-types zijn:

• Smeedmallen
• Kleppen voor automotoren
• Lamineergereedschap
• Knurling-gereedschappen
• Messen voor voedselverwerking

Schokbestendig:S-klasse

Een koolstofarm staal dat is ontworpen om bestand te zijn tegen constant hoge schokken, S-kwaliteit gereedschapsstaal is het materiaal bij uitstek voor jackhammer-bits en heavy-duty stoten. Silicium, chroom en wolfraam geven de legeringen van S-kwaliteit hun slagvastheid, maar tegen de prijs van een lage slijtvastheid. Staalproducenten gebruiken olieharding voor S-staal tot een diameter van 60 mm en waterharding voor grotere onderdelen. Naast slagvastheid blinken S-kwaliteit gereedschapsstaal ook uit in een breed temperatuurbereik en bieden ze een bovengemiddelde bewerkbaarheid.

Type S7 staal is een goede keuze voor koudwerkgereedschappen, inclusief schaarbladen, beitels en ponsen. Type S7 is ook een optie voor gereedschapstoepassingen onder 1000 graden F. Met de hoogste slagvastheid onder S-staalsoorten, is type S5 de eerste keuze voor pneumatische gereedschapskoppelingen en stempelstempels. Andere toepassingen voor de S-klasse types zijn:

• Servies sterft
• Nagelpistoolhamers
• Houtversnipperaars
• Boorkopbekken voor boormachines
• Swaging sterft
• Uitgravingswerktuigen

Warm werken:H-klasse

De H-kwaliteitstypes zijn koolstofarme gereedschapsstaalsoorten die zeer geschikt zijn voor extreme temperaturen. Die kwaliteit komt voort uit de unieke productiestap van het staal. Het heetbewerkingsproces verwarmt staal boven de herkristallisatietemperatuur van het metaal. De moleculaire veranderingen die door deze verwarming worden veroorzaakt, produceren gereedschapsstaal met een uitzonderlijke uniformiteit. Hoewel het hete bewerkingsproces de aangeboren treksterkte van het metaal niet verbetert, vermindert de uniformiteit het risico op scheuren met H-staal aanzienlijk.

Onder gereedschapsstaalsoorten zijn H-soorten de kampioenen van rode hardheid, de kwaliteit van het behouden van hardheid bij verhitting tot een doffe rode kleur. Drie legeringsmetalen finetunen de H-kwaliteitstypes voor verschillende productiemissies:

• Chroom: Typen H1 tot H19 bevatten 5% chroom, wat een legering oplevert die bestand is tegen snelle verwarmings- en afkoelcycli. Deze weerstand tegen thermische vermoeidheid maakt chroomlegeringen van H-kwaliteit tot het favoriete metaal voor matrijzen voor hete smeedstukken. In het spuitgietproces treden deze legeringen op als inzetstukken, kernen en holten. Met kunststof spuitgieten blinkt chroomgelegeerd H-gereedschapsstaal uit voor holle mallen.
• Tungsten: Typen H20 tot H39 gebruiken een wolfraamgehalte van maar liefst 18%. Deze legering is bestand tegen langdurig contact met hete metalen, waardoor het kan worden gebruikt in extrusiematrijzen voor messing, nikkel en staal. De wolfraamlegering H-kwaliteiten glanzen voor doornproductie.
• Molybdeen: Bij typen H40 tot H59 levert 5% molybdeengehalte een legering voor extreme temperatuuromstandigheden. Met een hoge corrosieweerstand en uitstekende slijtvastheid blinken de molybdeenlegeringen uit in het vormen van matrijzen en ponsen.

Conclusie

Het kiezen van de juiste gereedschapsstaalsoorten is essentieel voor het succes van een project. De keuze van de gereedschapsfabrikant is net zo belangrijk. Dankzij de interne capaciteiten van Special Tool &Engineering kunnen we al meer dan twee decennia voldoen aan de gereedschapsbehoeften van 's werelds meest veeleisende fabrikanten.