Werkzeugstahl verstehen und wie er hergestellt wird

Werkzeugstahl ist eine Art Kohlenstoffstahl. Wie Sie dem Namen entnehmen können, wird es häufig zum Herstellen, Modifizieren oder Reparieren von Handwerkzeugen oder Matrizen verwendet. Werkzeugstähle zeichnen sich durch Härte, Abriebfestigkeit und Verformung aus. Sie können bei sehr hohen Temperaturen ihre Schneide behalten, weshalb sie häufig beim Formen anderer Materialien durch Schneiden, Pressen, Prägen oder Extrudieren verwendet werden. Ihre Abriebfestigkeit eignet sich für die Herstellung von Spritzgussformen.

Gruppen von Werkzeugstahl

Werkzeugstähle werden in sechs Gruppen eingeteilt. Die Wahl der Gruppe hängt von den Faktoren Festigkeit, Zähigkeit, Oberflächenhärte, Stoßfestigkeit, Arbeitstemperatur und Kosten ab. Die sechs Gruppen sind:Wasserhärtung, Kaltbearbeitung, Stoßfestigkeit, Hochgeschwindigkeit, Warmbearbeitung und Spezialzweck

Wie wird Werkzeugstahl hergestellt?

Die Herstellung von Werkzeugstählen erfolgt unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen, um die erforderliche Qualität zu erzielen. Werkzeugstahl hat einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,5 % und 1,5 %. Der Herstellungsprozess führt Legierungselemente ein, die Karbide bilden, üblicherweise Wolfram, Chrom, Vanadium und Molybdän.

Primäres Schmelzen

Werkzeugstahl wird oft zu etwa 75 % aus Schrott hergestellt – einer Mischung aus Werksschrott und zugekauftem Schrott. Es ist sehr wichtig, eine Verunreinigung des Schrotts zu vermeiden, insbesondere durch Metalle, die nicht oxidiert werden können, wie Nickel, Kobalt und Kupfer. Der Großteil der Werkzeugstahlproduktion erfolgt durch Schmelzen im Elektrolichtbogenofen (EAF).

Es gibt zwei Stufen:Der Schrott wird im Ofen schnell geschmolzen. Das Roheisen wird zur Raffination in eine separate Pfanne oder einen Konverterbehälter überführt. Dieser Prozess wird als sekundäre Raffination bezeichnet und ermöglicht eine hohe Effizienz und die Verarbeitung großer Mengen.

Das veredelte Metall wird dann in die Gießstation überführt und in Barren gegossen. Die resultierenden Barren werden normalerweise geglüht (erhitzt und langsam abgekühlt), um Risse zu vermeiden.

Schmelzen von Elektroschlacke

Das Elektroschlacke-Umschmelzen oder -Raffinieren (ESU) ist ein fortschreitender Schmelzprozess, der verwendet wird, um Barren mit glatten Oberflächen und ohne Rohre (Löcher) oder Porosität (Unvollkommenheiten) herzustellen. ESU-Blöcke bieten verbesserte Heißbearbeitbarkeit, bessere Verarbeitungsergebnisse, erhöhte Sauberkeit, bessere Querzugdehnbarkeit und Ermüdungseigenschaften.

Primäre Aufschlüsselung

Das für Werkzeugstähle verwendete Abbauverfahren verwendet entweder eine hydraulische Freiformpresse oder eine Rotationsschmiedemaschine. Diese Verfahren sind äußerst vielseitig und können Längen von 6 bis 13 m (20 bis 43 ft) in quadratischen, rechteckigen, hohlen oder abgestuften Querschnitten herstellen. Das Endprodukt ist von sehr hoher Qualität mit wenigen Rissen, Überlappungen oder Nähten und es kann ein hoher Grad an Geradheit erreicht werden.

Rollen

In der modernen Stahlherstellung werden bis zu 26 Walzwerke hintereinander eingesetzt. Das Metall wird über einen gasbefeuerten Stoßofen, einen Hubbalkenofen oder einen Hochleistungsinduktionsofen erhitzt. Eine schnelle Erwärmung wird verwendet, um eine Entkohlung (Verlust des Kohlenstoffgehalts) zu verhindern. Der Prozess wird von Computern automatisiert und Messgeräte werden verwendet, um die Durchmessertoleranz und Oberflächenqualität des Metalls zu überwachen. Durch dieses Verfahren kann eine Stahlblechrolle in weniger als 12 Minuten hergestellt werden.