เหล็กแม่พิมพ์หล่อฉีด: H13 เกรดพรีเมียม และแนวปฏิบัติ NADCA

ทำไม H13 จึงครองตลาด

H13 (1.2344 / SKD61) เป็นเหล็กงานร้อนโครเมียม 5% ที่มีโมลิบดีนัมและวาเนเดียม การชุบด้วยอากาศ/แก๊สให้โครงสร้างมาร์เทนซิติกที่ละเอียด ทำให้ได้คุณสมบัติรวมที่งานหล่อฉีดต้องการ ได้แก่ ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานการแตกร้าวจากความร้อน และความเหนียวเพียงพอ ที่จะทนต่อการกระแทกจากความร้อนของอะลูมิเนียมหลอมเหลวที่กระทบแม่พิมพ์ที่หล่อเย็นด้วยน้ำ ครั้งแล้วครั้งเล่า

ความแข็งใช้งาน

สำหรับงานหล่อฉีดอะลูมิเนียม แม่พิมพ์โดยทั่วไปใช้งานที่ 44–48 HRC ภายใต้คำแนะนำของ NADCA (North American Die Casting Association) แข็งกว่าจะต้านทานการกัดเซาะและการเชื่อมติดแต่ชวนให้แตกร้าว อ่อนกว่าจะต้านทานการแตกร้าวแต่จะถูกชะล้างและแตกร้าวจากความร้อนเร็วกว่า โรงงานส่วนใหญ่ตั้งเป้าช่วงกลางและปรับตามรูปแบบการเสียหาย

H13 มาตรฐานเทียบกับพรีเมียม

H13 ไม่ได้เท่ากันทั้งหมด ข้อกำหนด NADCA #207 กำหนด เกรดพรีเมียมและเกรดเหนือกว่า ของ H13 โดยมีข้อกำหนดเหนือกว่าเคมีพื้นฐาน:

• ขีดจำกัดที่เข้มงวดกว่าสำหรับฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์ (ความสะอาด)
• โครงสร้างจุลภาคอบอ่อนที่ละเอียดและควบคุมได้ (การแยกแถบและการแยกตัวของคาร์ไบด์ถูกให้คะแนนเทียบกับแผนภูมิ)
• ความเหนียวทนแรงกระแทก Charpy ขั้นต่ำ รวมถึงในทิศทางตามขวาง

H13 แบบ ESR (electro-slag remelted) ปรับปรุงความเป็นไอโซทรอปิกให้ดีขึ้นอีก มีสิ่งเจือปนน้อยลง ความเหนียวสม่ำเสมอมากขึ้นในทุกทิศทาง ซึ่งเป็นเหตุผลที่วัสดุ ESR/พรีเมียมเป็นมาตรฐานสำหรับแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ อายุยาว และชิ้นส่วนโครงสร้าง และ H13 ธรรมดายังคงใช้กันทั่วไปสำหรับเครื่องมือขนาดเล็ก งานสั้น หรือวิกฤตน้อยกว่า เกรดประเภท H11 (1.2343) แลกความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงเล็กน้อยกับความเหนียวที่เพิ่มขึ้น และปรากฏในจุดที่การแตกร้าว ไม่ใช่การสึกหรอ เป็นการเสียหายหลัก

จุดปฏิบัติ

• ตรวจสอบเหล็กด้วยใบรับรอง และ ประเภทโครงสร้างจุลภาค/ความเหนียว ไม่ใช่ด้วยชื่อเพียงอย่างเดียว "H13" ในใบเสนอราคาอาจเป็นอะไรก็ได้ตั้งแต่เกรดทั่วไปจนถึงเกรดเหนือกว่า
• การอบชุบด้วยความร้อนเป็นส่วนหนึ่งของการเลือกเหล็ก NADCA ยังระบุอัตราการชุบด้วย เพราะการชุบช้าจะทำลายความเหนียวซึ่งเป็นเหตุผลที่ซื้อเหล็กมา
• วิศวกรรมพื้นผิว (ไนไตรดิง การเคลือบ) จัดการกับการเชื่อมติดและการกัดเซาะ ไม่สามารถกอบกู้แม่พิมพ์ที่ความเหนียวของแกนไม่เพียงพอได้

นอกเหนือจากอะลูมิเนียม

อะลูมิเนียมกำหนดกรณีอ้างอิง แต่โลหะผสมที่หล่อจะเปลี่ยนสมดุล สังกะสี ทำงานเย็นกว่าและกัดเซาะน้อยกว่า แม่พิมพ์มีอายุยาวนานกว่ามากและความแข็งสามารถอยู่ที่ปลายที่เหนียวกว่าของช่วง แมกนีเซียม มีพฤติกรรมคล้ายอะลูมิเนียมมาก ทองเหลืองและโลหะผสมทองแดง หล่อที่อุณหภูมิสูงกว่าหลายร้อยองศาและโจมตี H13 อย่างรุนแรง โรงงานย้ายไปใช้เหล็กงานร้อนผสมสูงกว่า (เกรดที่มีทังสเตนหรือรุ่นพรีเมียมอุณหภูมิสูง) และยอมรับอายุแม่พิมพ์ที่สั้นลงตามหลักฟิสิกส์ ในทุกกรณี แผนที่การเสียหายบอกเรื่องราว เครือข่ายรอยแตกผิวละเอียดคือการแตกร้าวจากความร้อน (ความล้าจากความร้อน ให้ปรับปรุงความเหนียว การหล่อเย็น และระเบียบการอุ่นแม่พิมพ์) รอยแตกเดี่ยวที่เติบโตจากมุมมักเป็นปัญหาด้านการออกแบบหรือความเหนียว ไม่ใช่ปัญหาความแข็ง

การออกแบบแม่พิมพ์เป็นส่วนหนึ่งของสมรรถนะเหล็ก

มุมภายในที่แหลม หน้าตัดบางติดกับหน้าตัดหนา และช่องหล่อเย็นที่เจาะใกล้โพรงแม่พิมพ์เกินไป จะรวมศูนย์ความเค้นจากความร้อนที่ทำให้แม่พิมพ์แตกร้าว รัศมีที่กว้าง อุณหภูมิผนังสม่ำเสมอ และการอุ่นแม่พิมพ์ล่วงหน้าที่ถูกต้องเป็นประจำให้อายุมากกว่า การอัปเกรดเกรดเสียอีก ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่คำแนะนำ NADCA ถือว่าเหล็ก การอบชุบด้วยความร้อน การออกแบบ และการดำเนินงานเป็นระบบเดียวแทนที่จะเป็นทางเลือกที่เป็นอิสระต่อกัน