SE513110C2 - Ämne till verktyg, användning av ett ämne och sätt vid framställning av ett ämne - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 513110 2 . ett snabbstål som i vikts-% innehåller 0.5-2.7 C, 0.l-0.9 Mn, 0.1-0.9 Si, 3-6 Cr, 5-15 W .

(Mo + -2-), 0-20 Co, totalt max 5 av eventuellt ytterligare förekommande legeringsämnen, rest jäm och oundvikliga föroreningar.

Vid sättet för framställning av ämnet enligt uppfinningen värmebehandlas stångens båda ändar på olika sätt så att de får ovan nämnda hårdhetsskillnad. Företrädesvis härdas det ena ändpartiet till en hårdhet av 68-75 HRC, företrädesvis till 69-73 HRC, medan det andra ändpartiet härdas till en hårdhet av 64-71 HRC, företrädesvis till mellan 65-69 HRC. Skillnaden i hårdhet kan t. ex. inställas till 2-6 HRC-enheter. Hårdhetsskillnaden kan åstadkommas därigenom att det ena ändpartiet härdas från en högre härdnings- temperatur än det andra ändpartiet, innan stången anlöps, vilket sker av stången i dess helhet, dvs så att båda ändpartierna anlöps samtidigt. Till exempel kan det ena ändpartiet uppvärmas till respektive härdningstemperatur genom nedsänkning i ett bad av t. ex. smält salt med aktuell härdningstemperatur för nänmda ändparti för att därefter avkylas till under 60°C, varefter det andra ändpartiet nedsänks i ett annat saltbad med den temperatur som är avsedd för det andra ändpartiet, varefier även detta ändparti avkyls till en temperatur under 60°C, varefter hela stången anlöps. Till exempel kan det ena härdpartiet härdas genom avkylning från en första härdningstemperatur som ligger över 1000°C, det andra ändpartiet härdas genom avkylning till under 60°C från en andra härdningstemperatur som ligger 30- l40°C över den första härdningstemperaturen, varefter hela stången anlöps vid en temperatur mellan 450 och 650°C. För att hålla reda på vilken ände som är vilken, märks ena eller båda ändama genom prägling eller på annat sätt före värmebehandling. De färdiga ämnena kan lämpligen märkas ytterligare, t ex genom olika färgmarkering av de båda ändpartiema for att användaren lätt skall se vilken ände som är hårdast och vilken som är mjukast.

Efier anlöpning utgörs grundmassan i stångmaterialet huvudsakligen av anlöpt martensit innehållande l0-50 vol-% av ett eller flera av de hårdämnen som tillhör gruppen karbider, nitrider och oxider. Ärnnena enligt uppfinningen har formen av raka stänger med cirkulär tvärsektion, som normalt ligger inom dimensionsområdet ø 5-50 mm. Längden kan vara 50-330 mm, varvid ämnena med de kortaste längdema typiskt även har de minsta diametrama och vice versa. 411 10 15 20 25 30 35 513 110 3 Ytterligare kännetecken och aspekter på uppfinningen ñarngår av de efterföljande patentkraven samt av följande exempel.

KORT FIGURBESKRIVNING I efterföljande exempel kommer att hänvisas till bifogade ntningsfigurer, av vilka Fig. 1 visar ett ämne enligt uppfinningen från sidan enligt en första utföringsforrn, Fig. 2 visar hur hårdheten varierar utmed ämnets längd, Fig. 3 visar ett exempel på en pinnfräs framställd av ämnet enligt uppfinningen, varvid ämnets hårdaste ändparti används för fräsens bearbetande del, Fig. 4 visar en pimtfräs framställd av ett likadant ämne, varvid ämnets mjukare ändparti används för fräsens bearbetande del, Fig. 5 visar ett ämne enligt uppfinningen från sidan enligt en andra utföringsforrn, och Fig. 6 visar hur hårdheten varierar utmed ämnets längd enligt denna andra utförings- form.

EXEMPEL 1 Två runda stänger 1, ø 12 mm och längden 110 mm av ett känt snabbstål med vani- namnet ASP® 2060 med följande nominella sammansättning i vikts-%: 2.30 C, 0.3 Si, 0.4 Mn, 7.0 Mo, 6.5 V, 10.5 Co, rest jäm och oundvikliga föroreningar värmebehandlades på följande sätt. Stängemas ena ände 2 nedsänktes till ett djup av 45 mm, motsvarande 40 % av stångens hela längd, i ett smältabad av härdsalt med temperaturen 1 180°C.

Stängerna hölls med änden 2 nedsänkt i badet till dess änden hade helt genomvärmts, vilket tog 100 s. Därefter avkyldes stängema i etappsaltbad till ca 500°C, varefter stängema fick svalna fritt i luñ till en temperatur mellan 40 och 60°C. Samma procedur utfördes därefter med den andra stångänden 3, på de båda stängema 1, vilka nedsänktes till samma djup men i en saltsmälta med temperaturen 1l00°C, varefter stängema 1 ånyo fick svalna i etappsaltbad till ca 500°C, varefter de fick svalna fritt i luñ till mellan 60 och 40°C. Slutligen anlöptes hela stängema 1 tre gånger vid 560°C, varje gång under I h och mellan anlöpningama kyldes stängema till rumstemperatur 25°C och även efter den tredje anlöpningen. Vid hårdhetsmätningar konstaterades att det forsta ändpartiet 2 på de två stängema 1 intill en längd av 40 mm från änden 4 hade en hårdhet av ca 68 HRC, medan det andra ändpartiet 3 intill en längd av 40 mm från den andra, motsatta änden 5 hade en hårdhet av ca 66 HRC. Hårdhetsskillnaden, ö HRC, uppgick i exemplet alltså till ca 2 HRC. I området 6 mellan de två ändpartiema 2, 3 sjönk hårdheten från ca 68 HRC till ca 66 HRC från det första 2 till det andra ändpartiet 3, inkluderande en hårdhets- svacka, Fig. 2, inom det ohärdade mittpartiet. 10 20 25 30 513 110 4 Av de två stängema framställdes pinnfräsar 8, 9 av det slag som visas i Fig, 3. I det ena fallet slipades det ändparti 2, som hade en hårdhet av ca 68 HRC, och i det andra fallet slipades det andra ändpartiet, som hade en hårdhet av ca 66 HRC. I båda fallen användes de icke slipade ändpartiema, som hade en hårdhet av ca 66 HRC, respektive ca 68 HRC, som fästen for verktyget vid montering i en chuck eller annan verktygshållare i en verktygsmaskin.

Av den ena stången framställdes en pinnfräs 8, for finbearbetning, Fig. 3, varvid det ' forsta ändpartiet 2 med hårdheten ca 68 HRC, Fig. 1 och 2, slipades till fonnen av en konventionell, bearbetande del 10, Fig. 3, medan resten bearbetades till att bilda verktygets skafi l 1. Av den andra stången framställdes en pinnfräs 9 for grovbearbet- ning, Fig. 4. Den bearbetande delen, som framställdes av det mjukare partiet 3 med hårdheten ca 66 HRC har betecknats 12, medan skaftet 13 framställdes av det hårdare, forsta partiet 2.

EXEMPEL 2 Två ytterligare stänger l' av identiskt samma slag som i Exempel 1 värmebehandlades på foljande sätt. Stängernas 1' ena ände 2' nedsänktes till ett djup av 75 mm, motsvarande 68 % av stångens hela längd, i ett smältabad av härdsalt med temperaturen l180°C och hölls på samma sätt som i Exempel l nedsänkta i 100 s. Däreñer avkyldes stängema 1' på samma sätt som i Exempel 1. Samma procedur utfördes därefier med den andra stångänden 3', dvs stängema nedsänktes även i detta fall till ett djup av 75 mm i en saltsmälta med temperaturen ll00°C, varefier stängema ånyo fick svalna på samma sätt som enligt Exempel 1. Ett centralt överlappningsparti 6' härdades med andra ord två gånger, forst från en högre härdningstemperatur, ll80°C, och därefter från en lägre härdningstemperatur, 1lO0°C. Slutligen anlöptes stängema l' på samma sätt som i Exempel l. Som resultat fick man i ytterpartiema de ungefärliga hårdheterna 68 HRC resp 66 HRC, medan mellanpartiet 6' visade en mer successiv övergång mellan de två hårdhetslägena, Fig. 6. Av det härdade och anlöpta ämnet kan samma typ av pinnfräsar eller andra verktyg framställas som enligt Exempel l.

Claims (21)

10 15 20 25 30 35 513 110 PATENTKRAV

1. Ämne till verktyg, företrädesvis ämne till skärande verktyg, i synnerhet ämne till pinnfräs (8, 9), i förrn av en cylindrisk, unitär stång ( 1) av stål med samma legerings- sammansättning utmed stångens längd, k ä n n et e c k n at av att stångens ena ändparti (2) omfattande 20-60 %, företrädesvis 25-45 %, av stångens längd räknat från stångens ena ände har en hårdhet som är 1-10 HRC-enheter större än stångens andra ändparti (3), som omfattar 20-60 %, företrädesvis 25-45 %, av stångens längd räknat från stångens andra ände.

2. Ämne enligt krav 1, k ä n n et e c k n at av att inget av nämnda ändpartier omfattar mer än hälfizen av stångens längd.

3. Ämne enligt krav 1, k ä n n et e c k n at av att skillnadení hårdhet hos stångens båda ändpartier åstadkommits genom olika värmebehandling av de båda ändpartierna.

4. Ämne enligt krav 1, k ä n n et e c k n at av att det ena ändpartiet har en hårdhet av 67-75 HRC och att det andra ändpartiet har en hårdhet av 63-71 HRC.

5. Ämne enligt krav 4, k ä n n e t e c k n at av att det ena ändpartiet har en hårdhet av 67-72 HRC och att det andra ändpartiet har en hårdhet av 65-69 HRC.

6. Ämne enligt något av kraven 1-5, k ä n n et e c k n at av att skillnaden i hårdhet hos de båda ändpartiema' är 1-6, företrädesvis 2-6 HRC-enheter.

7. Ämne enligt krav 6, k ä n n e t e c k n at av att det ena ändpartiet har en hårdhet av ca 71 HRC, medan det andra ändpartiet har en hårdhet av ca 67 HRC.

8. Ämne enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n at av att det består av ett snabbstål.

9. Ämne enligt krav 8, k ä n n et e c k n at av att snabbstålet har sammansättningen i . _ W v1kts-%: 1.5-2.7 C, 0.1-0.9 S1, 0.1-0.9 Mn, 3-6 Cr, 5-15 (Mo + ï), 0-20 Co, max totalt S % av övriga legeringsämnen, rest jäm och oundvikliga föroreningar. 10 Ämne enligt krav 9, k ä n n e t e c k n at av att snabbstålet innehåller i vikts-%: 2.2- 2.5 C, 3.5-4.5 Cr, 6-8 M0, 6-7 W, 6-7 V, 10-11 CO.

10. 15 20 25 30 35 513 1610

11. Ämne enligt något av kraven 1-10, k ä n n e t e c k n at av att materialet i ämnet har en struktur bestående av en grundmassa av huvudsakligen martensit, innehållande 10-50 vol-% av ett eller flera av de hårdämnen som tillhör gruppen karbider, nitrider och oxider.

12. Sätt vid framställning av ett ämne (1) till verktyg, företrädesvis ämne till skärande verktyg, i synnerhet ämne till pinnfräs (8, 9), i form av en cylindrisk, unitär stång av stål med åtminstone i huvudsak samma legeringssammansättning utmed stångens längd, k ä n n e t e c k n a t av att stångens båda ändpartier (2, 3) värmebehandlas på olika sätt så att stångens ena ändparti (2) omfattande 20-60 %, företrädesvis 25-45 %, av stångens längd räknat från stångens ena ände (4) erhåller en hårdhet som är 1-10 HRC-enheter större än stångens andra ändparti (3) som omfattar 20-60 %, företrädesvis 25-45 %, av stångens längd räknat från stångens andra ände (5).

13. Sätt enligt krav 12, k ä n n e t e c k n at av att nämnda ena ändparti med den högre hårdheten härdas fiån en högre härdningstemperatur (austenitiseringstemperatur) än det andra ändpartiet, innan det anlöps.

14. Sätt enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a t av att ändpartierna uppvärms till respektive härdningstemperatur genom nedsänkning av respektive ändparti i ett bad med respektive härdningstemperatur fore avkylning och efierfóljande anlöpning.

15. Sätt enligt krav 14, k ä n n e t e c k n at av att de båda ändpartierna anlöps samtidigt genom uppvärmning av hela stången till anlöpningstemperatur.

16. Sätt enligt något av kraven 12-15, k ä n n e t e c k n at av att stålet är ett snabbstål, att nämnda ena ändparti härdas genom avkylning till under 60°C från en forsta härdningstemperatur som ligger över 1000°C, att nämnda andra ändparti härdas genom avkylning till under 60°C från en andra härdningstemperatur som ligger 30-140°C under den forsta härdningstemperaturen, och att hela stången anlöps vid en temperatur mellan 450 och 650°C.

17. Sätt enligt krav 16, k ä n n e t e c k n at av att den första härdningstemperaturen ligger över 1100°C. 10 15 20 513 1710

18. Sätt enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a t av att den första härdningstemperaturen ligger mellan 1170 och 1230°C och att den andra härdningstemperaturen ligger mellan 1070 och l160°C.

19. Användning av en cylindrisk, unitär stång (1) av stål med åtminstone i huvudsak samma legeringssammansättning utmed stångens längd, varvid stångens ena ändparti, omfattande 20-60 %, företrädesvis 25-45 %, av stångens längd räknat från stångens ena ände har en hårdhet som är 1-10 HRC-enheter större än stångens andra ändparti (3), som omfattar 20-60 %, företrädesvis 25-45 %, av stångens längd räknat från stångens andra ände, för fiamställning av skärande verktyg.

20. Användning enligt krav 19 för pinnfräsar.

21. Användning enligt krav 20 för pinnfräsar för finbearbetning och för pinnfräsar för grovbearbetning, varvid, vid användning for pinnfiräsar for finbearbetning, stångens hårdare ändparti (2, 2') används för verktygets bearbetande del, medan stångens mjukare ändparti (3, 3*) används för verktygets skatt, medan, vid användning för pinnfräsar för grovbearbetning, stångens mjukare ändparti (3, 3') används för verktygets bearbetande del (12), och stångens hårdare ändparti (2, 2') används för verktygets skaft (13).