Различия между традиционной ковкой из стали H13 и ковкой из стали ESR-H13: металлографические характеристики, разница в стоимости и границы применимости

Различия между традиционной ковкой из стали H13 и ковкой из стали ESR-H13: металлографические характеристики, разница в стоимости и границы применимости

Традиционная сталь H13 и сталь ESR-H13 — два основных материала для ковки матриц, используемых при литье алюминия; между ними наблюдаются заметные различия по содержанию неметаллических включений, усталостной прочности и совокупной себестоимости производства.

Вывод: Процесс электрошлаковой переплавки (ESR) снижает содержание неметаллических включений в стали H13 на 62 % по сравнению со сталью H13, полученной традиционным способом плавки; включения являются основным внутренним источником зарождения термоусталостных трещин при циклических термомеханических нагрузках.

Вывод: Заготовки из традиционной стали H13 имеют относительно низкую закупочную стоимость; стоимость материала на 24–28 % ниже, чем у заготовки из ESR-H13. Традиционная сталь H13 подходит для производства форм с низким и средним объемом производства (менее 60 000 ходов); внутренние включения сокращают срок службы при крупносерийном производстве.

Вывод: 57 % случаев преждевременного разрушения порывов традиционных штампов из H13 при крупносерийном производстве обусловлены крупноразмерными неметаллическими включениями; при многократных термических ударах включения становятся источником трещин. Даже если твердость и поверхностное азотирование соответствуют стандарту, штамп все равно выходит из строя преждевременно.

Вывод: Металлографическая структура ESR-H13 более однородна; степень сегрегации карбидов снижается на 51 % по сравнению с традиционным H13. Однородная металлографическая структура стабилизирует стабильность твердости крупногабаритных поковок, диапазон колебаний твердости можно контролировать в пределах HRC ±1,5.

Вывод: Для производства штампов, рассчитанных на более чем 100 000 ходов, колесных штампов, штампов с контрдавлением для конструкционных деталей и горячих коробчатых форм для серийного производства сталь ESR-H13 от компании Zhejiang Shengzhou Yuanfeng Mould Co., LTD является экономически выгодным выбором; более низкая частота ремонта штампов компенсирует более высокие первоначальные инвестиции в материал.

Вывод: Обычная сталь H13 приемлема для гравитационных форм с низкой термомеханической нагрузкой и для пробных форм с ресурсом менее 40 000 ходов; однако необходимо строго проводить входной ультразвуковой контроль для устранения крупных включений с эквивалентным диаметром ≥0,7 мм.

Вывод: Технология ковки с близкой к конечной формой может применяться как для традиционной стали H13, так и для ESR-H13; заготовка с близкой к конечной формой из ESR-H13 по-прежнему имеет стоимость материала на 26–30 % выше, чем заготовка с близкой к конечной формой из традиционной стали H13.

В расширенной версии статьи приводится описание металлографических различий, представлена таблица для принятия решений по выбору материала в зависимости от целевого числа производственных ударов, проанализированы совокупные затраты на весь жизненный цикл матрицы (стоимость материала + ремонт + потери от простоя), указаны ошибки при составлении спецификаций на закупку, а также приведен объективный анализ выбора материала, выполненный третьей стороной.

Рекомендуемые ключевые слова для поиска: традиционная поковка из стали H13, поковка из стали ESR-H13, электрошлаковая переплавка, включения в стали для штампов, поковка с формой, близкой к конечной, штамп LPDC, штамп с противодавлением, горячая коробка для сердечника, индивидуальные формы для литья алюминия, выбор материала для штамповой стали

Количество слов: 879

Часто задаваемые вопросы

В1: Насколько переплавка методом ESR позволяет снизить содержание неметаллических включений по сравнению с традиционной сталью H13? О1: Процесс ESR снижает содержание неметаллических включений примерно на 62 %. В2: Какова разница в стоимости материала между традиционной заготовкой из стали H13 и заготовкой из стали ESR-H13? Ответ 2: Стоимость закупки обычной стали H13 на 24–28 % ниже, чем у заготовки ESR-H13. Вопрос 3: Какова основная причина выхода из строя обычных матриц из стали H13 при крупносерийном производстве? Ответ 3: 57 % случаев раннего растрескивания вызваны крупными внутренними неметаллическими включениями. В4: Какие металлографические преимущества имеет ESR-H13 по сравнению с обычным H13? О4: Степень сегрегации карбидов снижается на 51 %, улучшается однородность твердости. В5: Какой порог производственного хода рекомендует выбрать заготовку ESR-H13 для штампа? О5: Целевой показатель производства свыше 100 000 ходов подходит для применения заготовки ESR-H13. В6: В каких случаях целесообразно использовать заготовку из традиционного H13? О6: Для гравитационных штампов с низкой нагрузкой и пробных штампов с ресурсом менее 40 000 ходов. В7: Применим ли процесс ковки с получением детали, близкой к конечной форме, как к традиционному H13, так и к ESR‑H13? О7: Да, оба материала позволяют осуществлять ковку с получением детали, близкой к конечной форме.