Thép khuôn đúc áp lực: H13, các mác cao cấp và thực hành NADCA

Tại sao H13 chiếm ưu thế

H13 (1.2344 / SKD61) là thép làm việc nóng 5% crom với molypden và vanadi. Tôi bằng không khí/khí tới cấu trúc mactenxit mịn cho nó sự kết hợp mà đúc áp lực đòi hỏi: độ bền nóng, khả năng chống nứt nhiệt, và đủ độ dai để sống sót qua sốc nhiệt của nhôm nóng chảy chạm vào khuôn làm mát bằng nước, phát này qua phát khác.

Độ cứng làm việc

Đối với đúc áp lực nhôm, khuôn thường được vận hành ở 44–48 HRC theo hướng dẫn NADCA (North American Die Casting Association). Cứng hơn chống xói mòn và hàn dính nhưng mời gọi nứt; mềm hơn chống nứt nhưng bị rửa trôi và nứt nhiệt sớm hơn. Hầu hết các xưởng nhắm vào khoảng giữa và điều chỉnh theo dạng hỏng.

H13 tiêu chuẩn vs cao cấp

Không phải mọi H13 đều bằng nhau. Quy cách NADCA #207 định nghĩa các mác cao cấp và thượng hạng của H13 với các yêu cầu vượt ra ngoài thành phần hóa học cơ bản:

• Giới hạn chặt chẽ hơn về phốt pho và lưu huỳnh (độ sạch).
• Vi cấu trúc ủ mịn, được kiểm soát (dải và phân tách cacbua được đánh giá theo biểu đồ).
• Độ dai va đập Charpy tối thiểu, kể cả theo hướng ngang.

H13 ESR (electro-slag remelted) cải thiện tính đẳng hướng hơn nữa — ít tạp chất hơn, độ dai đồng đều hơn theo mọi hướng — đó là lý do vật liệu ESR/cao cấp là tiêu chuẩn cho khuôn lớn, tuổi thọ dài và chi tiết kết cấu, và H13 thông thường vẫn phổ biến cho dụng cụ nhỏ, chạy ngắn hoặc ít quan trọng hơn. Các mác loại H11 (1.2343) đánh đổi một chút độ bền nóng để lấy thêm độ dai và xuất hiện nơi nứt, không phải mài mòn, là hỏng hóc chiếm ưu thế.

Điểm thực hành

• Xác minh thép bằng chứng chỉ và lớp vi cấu trúc/độ dai, không chỉ bằng tên — "H13" trên một báo giá có thể là bất cứ thứ gì từ hàng thông thường tới mác thượng hạng.
• Nhiệt luyện là một phần của lựa chọn thép: NADCA cũng quy định tốc độ tôi, vì tôi chậm phá hủy độ dai mà thép được mua vì nó.
• Kỹ thuật bề mặt (thấm nitơ, phủ) xử lý hàn dính và xói mòn; nó không thể cứu một khuôn mà độ dai lõi không đủ.

Ngoài nhôm

Nhôm đặt trường hợp tham chiếu, nhưng hợp kim được đúc làm thay đổi sự cân bằng. Kẽm chạy mát hơn và ít xói mòn hơn; khuôn bền lâu hơn nhiều và độ cứng có thể nằm ở đầu dai hơn của khoảng. Magie hành xử rất giống nhôm. Đồng thau và hợp kim đồng đúc nóng hơn vài trăm độ và tấn công H13 nghiêm trọng; các xưởng chuyển sang thép làm việc nóng hợp kim cao hơn (các mác chứa vonfram hoặc biến thể nhiệt độ cao cao cấp) và chấp nhận tuổi thọ khuôn ngắn hơn như vật lý. Trong mọi trường hợp bản đồ hỏng hóc kể câu chuyện: một mạng lưới các vết nứt bề mặt mịn là nứt nhiệt (mỏi nhiệt — cải thiện độ dai, làm mát và kỷ luật gia nhiệt trước); một vết nứt đơn đang phát triển từ một góc thường là vấn đề thiết kế hoặc độ dai, không phải vấn đề độ cứng.

Thiết kế khuôn là một phần của hiệu năng thép

Góc trong sắc, tiết diện mỏng bên cạnh tiết diện dày, và kênh làm mát khoan quá gần khoang khuôn tập trung các ứng suất nhiệt làm nứt khuôn. Bán kính hào phóng, nhiệt độ thành đồng đều và gia nhiệt trước khuôn đúng cách thường mang lại tuổi thọ nhiều hơn một lần nâng cấp mác thép — một lý do hướng dẫn NADCA coi thép, nhiệt luyện, thiết kế và vận hành như một hệ thống chứ không phải các lựa chọn độc lập.