Werkzeugstahlsorten

Stahlwerkzeuge befähigen die Menschheit, Holz, Kunststoff und Metall in Milliarden von Gegenständen zu formen, die die Lebensqualität verbessern. Beim Werkzeugstahl spielen zwei Wörter eine große Rolle:Schneide und Schlag. Stahllegierungen mit einem relativ hohen Kohlenstoffgehalt lassen sich leichter zu einer feinen Kante schärfen, und diese Schärfe kann den Strapazen der Produktion standhalten. Umgekehrt lässt sich kohlenstoffarmer Stahl nur schwer auf eine feine Kante bringen, hält aber wiederholten Stößen stand. Um den richtigen Werkzeugstahltyp für ein Projekt auszuwählen, ist es hilfreich, die Sorten und ihren Platz im Herstellungsprozess zu verstehen.

Arten von Werkzeugstahl

Wie alle Stähle enthält Werkzeugstahl Eisen, Kohlenstoff, Mangan, Phosphor und Schwefel. Ausgehend von diesem Ausgangspunkt ergeben Legierungsmetalle und eine Reihe von Herstellungsverfahren Werkzeugstahlsorten in sechs buchstabencodierten Kategorien:

• W-Klasse:Wasserhärtung
• O-Klasse:Ölhärtung
• A-Klasse:Lufthärtung
• D-Klasse:D-Typ
• S-Klasse:Stoßfest
• H-Klasse:Warmumformung

Jede Buchstabensorte enthält wiederum mehrere Legierungstypen, die durch Ziffern gekennzeichnet sind, beispielsweise A2 und O1.

Werkzeugstahlsorten

Je nach Budget und Anwendungsfall eines Projekts kann sich einer dieser vielen Typen als am besten geeignet erweisen.

Wasserhärtung:W-Klasse

Die älteste und kostengünstigste Werkzeugstahlsorte hat ihren Namen von dem Wasserabschreckschritt des Herstellungsprozesses. Das Abschrecken ist der wesentliche Schnellkühlschritt, der Legierungs- und Eisenmoleküle in gehärtetem Stahl vereint. W-Typen enthalten keine der Legierungselemente, die in anderen Werkzeugqualitäten vorhanden sind, und das Wasserhärtungsverfahren erzeugt somit Stahl mit einem weichen Kern und hoher Härte. Bei sorgfältigem Glühen weist W-Stahl die beste Zerspanbarkeit aller Werkzeugstähle auf. Aufgrund ihres hohen Kohlenstoffgehalts benötigen einige W-Typen keine weitere Wärmebehandlung. W-Typen erweichen über 300 Grad F und sind für Hochtemperaturanwendungen schlecht geeignet.

Zu den Anwendungen von W-Grade-Werkzeugstahl gehören:

• Besteck
• Prägenadeln
• Gravurstempel
• Bohrer
• Kreisschneider
• Rasierklingen
• Holzdrehwerkzeuge

Ölhärtung:O-Klasse

Ähnlich wie die W-Sorten sind O-Sorten ein relativ kostengünstiger Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt. O-Typen enthalten typischerweise Spuren von Chrom und Mangan, um die Härtung zu unterstützen. Im Vergleich zur Wasserabschreckung ermöglicht die Ölabschreckung eine langsamere Abkühlung in der Produktionsphase. Dieses allmähliche Abkühlen erzeugt einen Werkzeugstahl, der sich in der Produktionsphase der Wärmebehandlung viel weniger leicht verzieht. Die resultierende Legierung ist auch weniger spröde.

Typ O1, die beliebteste Legierung der Güteklasse O, ist ein Allzweck-Werkzeugstahl, der beim Schärfen eine Schneide behält. In der Fertigungsumgebung ist diese Legierung beliebt für Vorrichtungen, Führungen, Stempel und Schneideisen. O1-Stahl ist schweißbar, aber die Legierung muss sorgfältig erhitzt werden, um Risse zu vermeiden.

Die Legierung vom Typ O6 enthält Silizium und einen höheren Chromgehalt. Diese gut bearbeitbare Legierung weist eine außergewöhnliche Metall-auf-Metall-Verschleißleistung auf. Typ O6 hält auch Öl zurück, wenn er geschmiert wird, was die Legierung zu einer idealen Wahl für das Gewindeschneiden macht. Die O6-Legierung eignet sich gut für Nocken, Buchsen, Scherblätter und Schneidmühlenplatten.

Lufthärtung:A-Klasse

Luftgehärtete Werkzeugstähle bieten ein bewundernswertes Gleichgewicht zwischen Preis, Festigkeit, Zähigkeit und Bearbeitbarkeit. Bei Durchmessern bis zu 100 mm ermöglicht ein 5-prozentiger Chromgehalt, dass die A-Werkzeugstahlsorten mit Luft oder Druckgas härten. Luftgehärtete Werkzeugstähle bleiben während der Wärmebehandlungsphase ihrer Herstellung verzugsarm. Diese Technik führt zu einem Stahl, der eine bessere Verschleißfestigkeit als Typen der O-Klasse bei geringeren Kosten als die D-Klasse mit hohem Chromgehalt bietet.

A2 ist der am häufigsten verwendete Werkzeugstahl der Güteklasse A, und seine typischen Anwendungen umfassen Schneidwerkzeuge für die Holzbearbeitung, mittelschwere Stempel und Hämmer. Typ A2 dient auch im Kunststoffspritzguss für weniger komplexe Formen. Typ A7 verwendet Chrom und Vanadium, um die Verschleißfestigkeit mit einer 50%igen Verbesserung gegenüber seinem Cousin A2 zu erreichen. Der Typ A7 hält dem Verschleiß durch Sand, Kies und Schlamm stand und eignet sich gut für Pulververdichtungswerkzeuge, Keramik-Extrusionswerkzeuge und Ziegelformauskleidungen.

Andere Verwendungen für Typen der Klasse A sind:

• Drehmittelmesser
• Industrielle Gesenkbiegeformen
• Anzeigen
• Industriemesser
• Blanking stirbt
• Dorne

D-Typen:D-Klasse

Mit 1 % mehr Kohlenstoff und fast dem Dreifachen des Chromgehalts von Werkzeugstahl der Güteklasse A zeichnen sich die Typen der Güteklasse D durch Hochtemperaturanwendungen aus. Einige D-Legierungen enthalten Molybdän, Kobalt oder Vanadium, um die thermische Leistung noch weiter zu steigern. Die Werkzeugstähle der Klasse D können ihre Härte bei Temperaturen nahe 800 Grad F beibehalten und sind ideal für Druckguss, Gesenkbiegen und Schmieden geeignet. Neben der hohen Hitzebeständigkeit widerstehen die D-Typen dem Verschleiß durch Gleitkontakt mit anderen Metallen. Diese Abriebfestigkeit ermöglicht es Werkzeugstahl der Güteklasse D, als Ziehsteine ​​für Stangen, Rohre und Drähte zu fungieren. Stahlhersteller verwenden sowohl Luft- als auch Ölabschreckung für ihre Produkte der Klasse D.

Weitere Anwendungen für die D-Typen sind:

• Schmiedewerkzeuge
• Automobilmotorventile
• Laminierwerkzeuge
• Rändelwerkzeuge
• Lebensmittelverarbeitungsmesser

Stoßfest:S-Klasse

Ein kohlenstoffarmer Stahl, der dafür ausgelegt ist, konstant hohen Stößen standzuhalten, Werkzeugstahl der Güteklasse S ist das Material der Wahl für Presslufthammer-Bits und Hochleistungslocher. Silizium, Chrom und Wolfram verleihen den S-Legierungen ihre Schlagfestigkeit, jedoch auf Kosten einer geringen Abriebfestigkeit. Stahlhersteller verwenden Ölhärtung für S-Stähle bis zu einem Durchmesser von 60 mm und Wasserhärtung für größere Teile. Neben der Schlagzähigkeit zeichnen sich S-Werkzeugstähle auch über einen breiten Temperaturbereich aus und bieten eine überdurchschnittliche Bearbeitbarkeit.

Stahl vom Typ S7 ist eine gute Wahl für Kaltarbeitswerkzeuge, einschließlich Schermesser, Meißel und Stempel. Typ S7 ist auch eine Option für Werkzeuganwendungen unter 1.000 Grad F. Mit der höchsten Schlagfestigkeit unter den S-Stählen ist Typ S5 die erste Wahl für pneumatische Werkzeugkupplungen und Stanzwerkzeuge. Weitere Anwendungen für die S-Klasse-Typen sind:

• Geschirr stirbt
• Hämmer für Nagelpistolen
• Holzhackmesser
• Bohrfutterbacken für Bohrmaschinen
• Swaging stirbt
• Steinbruchgeräte

Warmbearbeitung:H-Klasse

Die H-Sorten sind kohlenstoffarme Werkzeugstähle, die für extreme Temperaturanforderungen gut geeignet sind. Diese Qualität ergibt sich aus dem einzigartigen Produktionsschritt des Stahls. Der Warmumformprozess erhitzt Stahl über die Rekristallisationstemperatur des Metalls. Die durch diese Erwärmung induzierten molekularen Veränderungen erzeugen Werkzeugstähle mit außergewöhnlicher Gleichmäßigkeit. Während der Warmumformprozess die natürliche Zugfestigkeit des Metalls nicht verbessert, reduziert die Gleichmäßigkeit das Risiko von Rissen bei H-Stählen erheblich.

Unter den Werkzeugstählen sind H-Sorten die Meister der roten Härte, der Eigenschaft, die Härte beizubehalten, wenn sie auf eine mattrote Farbe erhitzt werden. Drei Legierungsmetalle optimieren die H-Grade-Typen für unterschiedliche Fertigungsaufgaben:

• Chrom: Die Typen H1 bis H19 enthalten 5 % Chrom, was eine Legierung ergibt, die schnellen Erwärmungs- und Abkühlungszyklen standhält. Diese Beständigkeit gegen thermische Ermüdung macht Chromlegierungen der Klasse H zum Metall der Wahl für Warmschmiedegesenke. Im Druckgussverfahren fungieren diese Legierungen als Einsätze, Kerne und Hohlräume. Beim Kunststoffspritzguss eignet sich chromlegierter H-Werkzeugstahl hervorragend für Hohlformen.
• Wolfram: Die Typen H20 bis H39 verwenden einen Wolframgehalt von bis zu 18 %. Diese Legierung kann längerem Kontakt mit heißen Metallen standhalten, was ihre Verwendung in Extrusionswerkzeugen für Messing, Nickel und Stahl ermöglicht. Die Wolframlegierung H-Sorten glänzen für die Dornfertigung.
• Molybdän: Bei den Typen H40 bis H59 liefern 5 % Molybdänanteil eine Legierung für extreme Temperaturbedingungen. Mit hoher Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichneter Abriebfestigkeit zeichnen sich die Molybdänlegierungen beim Formen von Matrizen und Stempeln aus.

Schlussfolgerung

Die Auswahl der richtigen Werkzeugstahlsorten ist entscheidend für den Erfolg eines Projekts. Ebenso wichtig ist die Wahl des Werkzeugherstellers. Die internen Fähigkeiten von Special Tool &Engineering haben es uns ermöglicht, die Werkzeuganforderungen der anspruchsvollsten Hersteller der Welt seit mehr als zwei Jahrzehnten zu erfüllen.