De juiste gereedschapstaalgraden kiezen voor optimale prestaties

Staalgereedschappen maken het de mensheid mogelijk om hout, kunststof en metaal te vormgeven tot de miljarden items die de levenskwaliteit verbeteren. Bij gereedschapstaal staan twee woorden centraal: snede en impact. Staallegeringen met relatief hoog koolstofgehalte zijn makkelijker scherp te slijpen tot een fijne snede, en deze scherpte kan de zorgen van productie doorstaan. Omgekeerd is laag-koolstofstaal moeilijk tot een fijne snede te brengen, maar staat herhaalde impacten goed. Om het juiste gereedschapstaaltype voor een project te selecteren, is het nuttig om de graden en hun plaats in het productieproces te begrijpen.

Typen gereedschapstaal

Net als alle stalen, bevat gereedschapstaal ijzer, koolstof, mangaan, fosfor en zwavel. Vanaf dat startpunt combineren legeringsmetalen en een reeks productieprocessen om gereedschapstaalkwaliteiten in zes letter-gecodeerde categorieën op te leveren:

• W-kwaliteit: Waterhardening
• O-kwaliteit: Oliehardening
• A-kwaliteit: Luchtharding
• D-kwaliteit: D-type
• S-kwaliteit: Schokweerstand
• H-kwaliteit: Warmbewerking

Elke letterkwaliteit bevat op zijn beurt verschillende legeringstypen aangeduid door cijfers, bijvoorbeeld A2 en O1.

Gereedschapstaalkwaliteiten

Afhankelijk van het budget en het gebruiksgeval van een project, kan elk van deze vele typen de beste keuze blijken.

Waterhardening: W-kwaliteit

De oudste en minst dure gereedschapstaalkwaliteit ontleent zijn naam aan de waterafkoelstap van het productieproces. Afkoelen is de essentiële snelle afkoelingsfase die legering- en ijzermoleculen in gehard staal verenigt. W-kwaliteitstypen bevatten geen van de legerelementen die in andere gereedschapskwaliteiten aanwezig zijn, en het waterhardingsproces produceert dus staal met een zacht kern en hoge hardheid. Met zorgvuldige aanlaten, heeft W-kwaliteitstaal de hoogste bewerkbaarheid van alle gereedschapstalen. Dankzij hun hoge koolstofgehalte, hebben sommige W-kwaliteitstypen geen verdere warmtebehandeling nodig. W-kwaliteitstypen verzachten boven 300 graden F en zijn slecht geschikt voor hoge-temperatuursoepassingen.

Toepassingen van W-kwaliteit gereedschapstaal omvatten:

• Slijpmessen
• Embossing kraanen
• Graveerstempels
• Boorbouten
• Cirkelzagen
• Scheermessen
• Houtdraaibankgereedschappen

Oliehardening: O-kwaliteit

Vergelijkbaar met de W-kwaliteiten, zijn O-kwaliteiten een relatief goedkoop hoog-koolstofstaal. O-kwaliteitstypen bevatten doorgaans sporen van chroom en mangaan om de hardening te helpen. Vergeleken met waterafkoelen, staat olieafkoelen langzamere afkoeling in de productiefase toe. Deze geleidelijke afkoeling produceert een gereedschapstaal die veel minder geneigd is te vervormen in de warmtebehandelingsproductiefase. De resulterende legering is ook minder broos.

Type O1, de populairste O-kwaliteitslegering, is een algemeen gereedschapstaal dat een snede houdt wanneer geschärpt. In een productieomgeving is deze legering populair voor boorplaten, geleiders, ponzen en trim-matrices. O1-staal is lasbaar, maar de legering vereist zorgvuldige verhitting om scheuren te vermijden.

De type O6 legering bevat silicium en een hoger chroomgehalte. Deze hoog bewerkbare legering toont uitzonderlijke metaal-op-metaal slijtprestaties. Type O6 behoudt ook olie bij besmeering, wat de legering een ideale keuze maakt voor draadsnijden. De O6 legering werkt goed voor kneukels, bussen, schaafmessen en granulatorplaten.

Luchtharding: A-kwaliteit

Luchtharde gereedschapstalen bieden een bewonderenswaardige balans van prijs, sterkte, zwaarte, en bewerkbaarheid. Met diameters tot 100 mm, stelt een 5% chroomgehalte de A-kwaliteit gereedschapstaaltypen in staat om te harden door lucht of geperst gas. Luchtharde gereedschapstaaltypen behouden lage vervorming tijdens de warmtebehandelingsfase van hun productie. Deze techniek resulteert in een staal dat betere slijtvasteheid biedt dan O-kwaliteitstypen met een lagere kost dan de hoog-chroom D-kwaliteit.

A2 is het meest gebruikte A-kwaliteit gereedschapstaal, en de typische toepassingen omvatten houtbewerkingssnijgereedschappen, medium-zware ponzen en hamers. Type A2 dient ook in kunststof spruitgieten voor minder complexe vormen. Type A7 gebruikt chroom en vanadium om slijtvasteheid te produceren met een 50% verbetering op zijn A2-neef. In staat om slijtage van zand, grind en slib te weerstaan, is type A7 goed geschikt voor poedercompactie-gereedschappen, keramische extrusie-gereedschappen en steenvormlijnen.

Andere toepassingen voor A-kwaliteitstypen omvatten:

• Draaibankcentermessen
• Industriële buigvormen
• Maten
• Industriële messen
• Uitstansmaten
• Mandrels

D-typen: D-kwaliteit

Met 1% meer koolstof en bijna driedubbel het chroomgehalte van A-kwaliteit gereedschapstaal, blinken D-kwaliteitstypen in hoge-temperatuursoepassingen. Sommige D-kwaliteitslegeringen bevatten molybdeen, kobalt of vanadium om de thermische prestaties nog verder op te voeren. In staat om hun hardheid te behouden in temperaturen die de 800 graden F benaderen, zijn de D-kwaliteit gereedschapstalen ideaal geschikt voor drukgieten, buigmaten, en smedematen. Naast hoge hitteweerstand, weerstaan de D-typen slijtage van glijcontact met andere metalen. Deze slijtvasteheid stelt D-kwaliteit gereedschapstaal in staat te functioneren als trekmaten voor staven, buizen en draden. Staalproducenten gebruiken zowel lucht- als olieafkoeling voor hun D-kwaliteit producten.

Andere toepassingen voor de D-typen omvatten:

• Smedematen
• Automotorkleppen
• Laminatiematen
• Knuurlingen
• Voedselverwerkingsmessen

Schokweerstand: S-kwaliteit

Een laag-koolstofstaal ontworpen om constante hoge impacten te weerstaan, is S-kwaliteit gereedschapstaal het materiaal van keuze voor hamerboorbouten en zware ponzen. Silicium, chroom en wolfram geven de S-kwaliteitslegeringen hun impactweerstand, maar ten koste van lage slijtvasteheid. Staalproducenten gebruiken oliehardening voor S-kwaliteit staal tot 60 mm in diameter, en waterhardening voor grotere delen. Naast impactweerstand, blinken S-kwaliteit gereedschapstalen ook over een breed temperatuurbereik en bieden bovengemiddelde bewerkbaarheid.

Type S7 staal is een goede keuze voor koude werk gereedschappen inclusief schaafmessen, beitels en ponzen. Type S7 is ook een optie voor gereedschaps toepassingen onder 1.000 graden F. Met de hoogste impactweerstand onder S-kwaliteit stalen, is type S5 de premier keuze voor pneumatische gereedschapskoppelingen en stansmaten. Andere toepassingen voor de S-kwaliteitstypen omvatten:

• Tafelgoed maten
• Nagelpistoolhamers
• Houthaktermessen
• Bohrmachinespankleppen
• Opzetmaten
• Steengroevegereedschappen

Warmbewerking: H-kwaliteit

De H-kwaliteitstypen zijn laag-koolstof gereedschapstalen goed geschikt voor extreme temperatuurvereisten. Die kwaliteit ontleent zich aan de unieke productiestap van het staal. Het warmbewerkingsproces verhit staal boven de rekristallisatietemperatuur van het metaal. De moleculaire veranderingen geïnduceerd door deze vertering produceren gereedschapstalen met uitzonderlijke uniformiteit. Hoewel het warmbewerkingsproces de innate treksterkte van het metaal niet verbetert, vermindert de uniformiteit het risico op scheuren met H-kwaliteit staal aanzienlijk.

Onder gereedschapstalen zijn H-kwaliteitstypen de kampioenen van rode hardheid, de kwaliteit om hardheid te behouden wanneer verhit tot een dof rode kleur. Drie legeringsmetalen staven de H-kwaliteitstypen af voor verschillende productiemissies:

• Chroom: Typen H1 tot H19 hebben 5% chroom, wat een legering oplevert die snelle verhit- en afkoelcycli kan weerstaan. Deze weerstand tegen thermische vermoeidheid maakt H-kwaliteit chroomlegeringen het metaal van keuze voor warme smedematen. In het drukgietproces, presteren deze legeringen als inserts, kernen en kaviteiten. Bij kunststof spruitgieten, blinkt chroom-gelegerd H-kwaliteit gereedschapstaal voor kaviteitsmaten.
• Wolfram: Typen H20 tot H39 gebruiken wolframgehalte dat oploot tot 18%. Deze legering kan langdurig contact met warme metalen weerstaan, wat haar gebruik in extrusiematen voor messing, nikkel en staal mogelijk maakt. De wolframlegering H-kwaliteiten blinken voor mandrelproductie.
• Molybdeen: Met typen H40 tot H59, levert 5% molybdeen gehalte een legering voor extreme temperatuuroomstandigheden. Met hoge corrosieweerstand en uitstekende slijtvasteheid, blinken de molybdeenlegeringen in buigmaten en ponzen.

Conclusie

Het kiezen van de juiste gereedschapstaalkwaliteiten is vitaal voor het succes van een project. De keuze van de gereedschapsfabrikant is evenzeer belangrijk. Special Tool & Engineering's in-house mogelijkheden hebben ons in staat gesteld om de gereedschapsbehoeftes van de meest eisende fabrikanten ter wereld al meer dan twee decennia te vervullen.