ISSN 1318-0010 KZLTET 32(145-4)265 (1998) POVR[INSKA OBDELAVA ORODIJ ZA HLADNO OBLIKOVANJE SURFACE TREATMENT OF COLD FORMING TOOLS FRANC LEGAT Zabreznica 36, 4274 @irovnica Prejem rokopisa - received: 1997-10-01; sprejem za objavo - accepted for publication: 1997-12-19 Opisana je vzdr'ljivost treh vrst povr{inskih prevlek: trdo kromanje, nitriranje in nanos TiN, na osnovi industrijskih preizkusov razli-nih orodij ter cena prevlek. Klju-e besede: industrijska orodja, protiobrabne prevleke, vzdr'ljivost orodij, relativna cena prevleke The wear resistance and the price of three different surface coatings: hard chromising, nitriding and TiN depozition is evaluated on the base of industrial tests of different toolings. Key words: industrial toolings, wear resistance, toolings endurance, relative coating price 1 UVOD Pri prostem oblikovanju jeklene plo-evine nastane mo~no trenje med orodjem in izdelkom. Rezultat sta obraba orodja in hrapava povr{ina plo-evine. Zaradi hrapavosti je treba orodje ve~krat polirati, kar zavira proizvodnjo. Ae prevle-emo delovno povr{ino orodja z obrabno odporno plastjo, se doba uporabnosti brez vmesnega bru{enja podajj{a. Orodje ohranja sprejemljivo povr{ino, dokler se ne obrabi za{~itna plast. Ta pa zdr'i tem dlje, -im vi{ja je njena trdota oz. obrabna obstojnost. Ve- let so bile preizku{ane naslednje trde prevleke za orodja: - trdo kromane - nitrirane in - prevle-ene s titanovim nitridom. Preizku{ena so bila razli-na, tudi obnovljena orodja za vle-enje, upogibanje in stiskanje. Opisali bomo izku{nje ve-letnega sistemati-nega spremljanja vedenja orodjj. 2 POVR[INSKE PREVLEKE a) Trdo kromanje Krom nana{amo na povr{ino orodja elektrolitsko. Velikost orodja ni ovira. Temperatura pri tem je 50°C, zato ni sprememb mikrostrukture in mer orodja. Trdo lahko kromamo tudi rabljeno orodje, ki pa gaje treba najprej dobro razmastiti. Trdo kromana plast ima majhno oprijemljivost, zato se lu{-i oz. odstopa, posebno v mejnih krivinah in na robovih. Na ravnih ploskvah se to zgodi le, -e je predebela (preko 50 mm), ali pa je neenakomerna. Popravilo je mogo-e. Orodje najprej razkro-mamo in nato po eventualnem popravilu ponovno kromamo. Trdota kromove plasti je okoli 1100 HV 05, naj- KOVINE, ZLITINE, TEHNOLOGIJE 32 (1998) 3-4 bolj primerna debelina plasti za preoblikovalna orodja pa je 30-40 mm. b) Nitriranje Preizku{eno je bilo plinsko in ionsko nitriranje. Pri temperaturi 450-520°C v obeh primerih difundira du{ik v orodje in tvori nitride. Postopek je neodvisen od dimenzij in geometrije orodja, povezava plasti z osnovo pa je zadovoljiva. Debelina plasti obeh con, vezne in difuzijske, je za orodja ponavadi 50 do 150 mm. Trdota nitrirane plasti je 1000-1450 HV 0,05. Orodje mora biti popolnoma razma{-eno in se ponavadi nitrira v sestavljeni obliki. Po nitriranju je mogo-e popravilo orodja, tudi z varjenjem. Po njem je potrebno novo nitri-ranje. c) Prevleke titanovega nitrida Prevleke TiN se izlo-ajo iz plinske faze pri temperaturi 1100°C. Zaradi visoke trdote, ki prepre-uje obrabo, visokega tali{-a, ki prepre-uje adhezijo ter dobre oprijemljivosti z osnovnim materialom, ta prevleka pomembno podalj{a trajnost orodja. Debelina prevlekeje 2-5 mm, trdota pa 3800-4200 HV 0,05. 3 STRO[KI Ve- orodjj je bilo obdelanih na vse tri na-ine in za primerjavo je privzeta cena trdega kromanja kot 100%. Stro{ki za vse tri postopke so naslednji: Trdo kromanje cena % 100 Ionsko nitriranje cena % 130-160 Plinsko nitriranje cena % 40-60 TiN cena % 330-350 Prevleka TiN tako mo-no presega trajnost drugih treh postopkov, da cena ni ve- pomembna. Tudi ionsko nitri- 185 F. LEGAT: POVR[INSKA OBDELAVA ORODIJ ZA HLADNO OBLIKOVANJE Tabela 1: Rezultati preizku(anja razli~nih orodjj Table 1: Results of testing of different tools Izdelek Obdelovanec plo-evina Orodje Obdelava povr(ine [t. kos brez popr. Opomba Posebna vzmet 1,5 mm Dr'alo Trdo kromanje 50.000 Vzdr'. dobra Zaklju-na stena 0,75mm Upogibne -eljusti Trdo kromanje 350.000 Cr prevl. je bila obnovljena po 80.000 kosih Pokrov 2,25 Vle-ne -eljusti Trdo kromanje 100.000 Obraba Cr-prevl. TiC 1,000.000 Oja-evalec 2,0 Upogibne -eljusti Trdi krom 100.000 Deb.40|mm Vzdr'. dobra 80|mm-slabo Ionsko nitriranje 100.000 Vzdr'. dobra Odbija- 1,5 Dr'alo Kaljen 250.000 Orodje izrabljeno! Ionsko nitrirano 750.000 Vzdr'.dobra Pokrov-ek 0,8 Vle-ni obro- Plinsko nitriranje 800 Mo-ne raze, tudi razpoke! TiN 100.000 Vzdr'. dobra Pritrdilo 0,8 Upogibne -eljusti Plinsko nitriranje 40.000 Vzdr'. dobra TiN 60.000 Vzdr'. dobra ranje je toliko bo[j(e od plinskega, da trajnost orodja odtehta ve-jo ceno. Preizku(ana orodja so bila izdelana iz jekel: Jeklo (t. JUS OCR 12 ExL 2601 A 4750 OCR 12 sp. 2436 A 4650 OCR 12 2080 A 4150 MERILO 2842 a 3840 Ne glede na postopek utrjenja povr(in je trajnost orodjj odvisna od jekla, iz katerega so izdelana. Najbolj je pomembno, da ima orodje dovolj visoko osnovno trdoto, ki naj bo 60 HRc ali ve~. Le pri enostavnej(ih orodjih, kjer so deformacije manj(e, je osnovna trdota lahko ni 'ja. V tabeli 1 so prikazani rezultati preizku(anja raz-li~nih orodij, ki so bila razli~no povr(insko obdelana. 4 SKLEP Celotna primerjava je pokazala, da je najbolj(a prevleka s TiN. Ionsko nitriranje je bolj(e kot plinsko, vendar mora biti povr(ina orodja dobro pripravljena. Orodja, ki so ozna~ena z raznimi barvami, in ulita orodja, ki so po uporabi zamazana z mazivi tudi v porah, so za ionsko nitriranje in za nanos TiN neprimerna. V takem primeru se veliko bolje obnese trdo kromiranje. 146 KOVINE, ZLITINE, TEHNOLOGIJE 32 (1998) 1-2