P20 Właściwości stali i obróbka cieplna form plastikowych

Wyobraź sobie precyzyjny produkt z tworzywa sztucznego – jaki rodzaj formy jest potrzebny, aby przekształcić projekty w ostateczny kształt? Wybór stali na formy bezpośrednio wpływa na dokładność produktu, jego żywotność i wydajność produkcji. Wśród różnych materiałów na formy, stal DIN 1.2311 (P20) stała się gwiazdą w produkcji form do tworzyw sztucznych dzięki swoim doskonałym wszechstronnym właściwościom. Niniejszy artykuł przedstawia dogłębną analizę stali na formy do tworzyw sztucznych DIN 1.2311 (P20), obejmującą jej charakterystykę, zastosowania i procesy obróbki cieplnej.

DIN 1.2311, powszechnie znana jako P20, to stal narzędziowa stopowa wstępnie hartowana, ceniona za dobrą skrawalność, właściwości polerskie i spawalność. Nawet w stanie zahartowanym i odpuszczonym (twardość około 300 HB w skali Brinella) zachowuje doskonałą obrabialność. Dzięki gładkiemu wykończeniu powierzchni, stal ta jest popularnym wyborem do obrabianych form do tworzyw sztucznych i form do odlewania ciśnieniowego.

DIN 1.2311 jest zazwyczaj dostarczana w stanie wstępnie hartowanym, co pozwala na bezpośrednią obróbkę bez dodatkowej obróbki cieplnej. W tym stanie stal oferuje dobrą odporność na zużycie. W zastosowaniach wymagających wyższej twardości powierzchni, takich jak formy do tworzyw sztucznych metodą prasowania, można przeprowadzić nawęglanie.

Aby jeszcze bardziej poprawić skrawalność, na rynku dostępny jest wariant DIN 1.2311 o podwyższonej zawartości siarki. Ta zmodyfikowana wersja znacznie zmniejsza opór podczas cięcia i przedłuża żywotność narzędzi, zachowując oryginalne cechy użytkowe.

• Doskonała skrawalność: Nawet w stanie wstępnie hartowanym stal DIN 1.2311 pozostaje łatwa do cięcia, wiercenia i frezowania, co zmniejsza trudność i koszty produkcji form.
• Doskonałe właściwości polerskie: Przy odpowiednim polerowaniu można uzyskać lustrzane wykończenie powierzchni, spełniające wysokie wymagania dotyczące jakości powierzchni produktów z tworzyw sztucznych.
• Dobra spawalność: Właściwości spawalnicze stali ułatwiają naprawy i modyfikacje form, przedłużając ich żywotność.
• Dostawa w stanie wstępnie hartowanym: Zazwyczaj dostarczana w stanie o twardości 240-280 BHN, co eliminuje potrzebę obróbki cieplnej i skraca cykle produkcji form.
• Jednorodne rozłożenie twardości: Zachowuje stałą twardość w dużych przekrojach, zapewniając stabilną pracę formy.
• Dobra odporność na zużycie: Stan wstępnego hartowania zapewnia wystarczającą odporność na zużycie dla większości zastosowań form do tworzyw sztucznych.

Typowy skład chemiczny stali DIN 1.2311 obejmuje:

• Węgiel (C): 0,35 - 0,45%
• Krzem (Si): 0,20 - 0,40%
• Mangan (Mn): 1,30 - 1,60%
• Chrom (Cr): 1,80 - 2,10%
• Molibden (Mo): 0,15 - 0,25%
• Siarka (S): ≤ 0,03% (standardowa), 0,05-0,10% (wariant łatwoskracalny)
• Fosfor (P): ≤ 0,03%

Dzięki swoim wyjątkowym właściwościom stal DIN 1.2311 (P20) jest szeroko stosowana w różnych zastosowaniach związanych z produkcją form do tworzyw sztucznych, w tym:

• Formy wtryskowe do produktów z tworzyw sztucznych, takich jak części samochodowe, sprzęt AGD i obudowy produktów elektronicznych
• Formy do odlewania ciśnieniowego wyrobów z metali nieżelaznych, takich jak odlewy ze stopów cynku i aluminium
• Formy do wytłaczania profili z tworzyw sztucznych, w tym rur i materiałów o specjalnych kształtach
• Podstawy form zapewniające wsparcie strukturalne i sztywność
• Rdzenie form określające kształt i wymiary produktu
• Płyty dociskowe i płyty podporowe do podparcia i mocowania form
• Kopyta szewskie do produkcji obuwia
• Formy do odlewania ciśnieniowego pod wysokim ciśnieniem
• Tuleje odbiorcze łączące formy z maszynami wtryskowymi

Chociaż zazwyczaj jest dostarczana w stanie wstępnie hartowanym, dodatkowa obróbka cieplna może być wymagana w określonych zastosowaniach:

• Nawęglanie: Dla wyższej twardości powierzchni, nagrzewanie w medium nawęglającym w temperaturze 871-899°C (1600-1650°F), a następnie hartowanie w temperaturze 816-871°C (1500-1600°F) z czasem przetrzymania 15 minut i chłodzeniem w oleju.
• Hartowanie: Jednorodne nagrzewanie do temperatury 820-840°C, a następnie chłodzenie w oleju.
• Kucie: Powolne nagrzewanie w celu równomiernego rozkładu temperatury. Rozpocząć kucie w temperaturze 1050°C, nigdy poniżej 930°C, a następnie powolne chłodzenie.
• Stabilizacja: W celu odprężenia przed obróbką wykańczającą, nagrzewanie do temperatury 460-500°C z odpowiednim czasem przetrzymania, a następnie chłodzenie na powietrzu.
• Wyżarzanie: Jednorodne nagrzewanie do temperatury 770-790°C z odpowiednim czasem przetrzymania, a następnie powolne chłodzenie w piecu.
• Odpuszczanie: Jednorodne nagrzewanie do temperatury odpuszczania z czasem przetrzymania minimum 1 godziny na każde 25 mm grubości, a następnie chłodzenie na powietrzu.

Stal DIN 1.2311 można spawać metodami konwencjonalnymi. Kluczowe jest odpowiednie oczyszczenie obszarów spawania oraz dobór odpowiednich elektrod i technik. Zaleca się odpuszczanie po spawaniu w celu usunięcia naprężeń i poprawy wydajności połączenia.

Przy wyborze stali DIN 1.2311 (P20) należy wziąć pod uwagę:

• Rodzaj produktu z tworzywa sztucznego i wymagania dotyczące jego działania
• Rozmiar i złożoność formy
• Wielkość produkcji
• Ograniczenia budżetowe

Stal DIN 1.2311 oferuje doskonałą skrawalność, właściwości polerskie i spawalność w stanie wstępnie hartowanym, co czyni ją wszechstronnym wyborem do produkcji form do tworzyw sztucznych. Zrozumienie jej właściwości i opcji obróbki umożliwia optymalny dobór materiału w celu zwiększenia wydajności i trwałości formy, co ostatecznie poprawia jakość produktów z tworzyw sztucznych i wydajność produkcji.