NO141612B - L fremgangsmaate for fremstilling av en detalj av herdet staa - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av en detalj av herdet stål med liten godstykkelse og god målnøyaktighet.

Tidligere har man for å oppnå god målnøyaktighet for herdede og eventuelt anløpte, tynne detaljer, f.eks. av tynt platemateri-

ale, fortrinnsvis under 3 mm, efter konvensjonell formgiving tatt detaljen ut av formgivingsanordningen samt derpå herdet og anløpt detaljen fastspent i en fikstur. Dette er komplisert og stiller høye krav til det anvendte ståls herdbarhet.

En slik fremgangsmåte er eksempelvis kjent fra US patent nr.

1 346 946. Videre er en slik fremgangsmåte kjent fra svensk patent nr. 106 628 for herding av bladfjærer. Her kan fjæren gis en mindre krumning ved at den øvre matrisedel tillates å falle ned på den nedre før herdingen. Den tilgjengelige formingsenergi er således ganske liten, og den mere betydelige forming av fjærens innfestingsløkker må derfor gjøres på forhånd. Fra US patent nr. 1 457 772 er det kjent en fremgangsmåte for fremstilling av hjul-felger under samtidig varmebehandling. Fremgangsmåten er imid-lertid kun tenkt for høylegert stål.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å eliminere de ulemper

eller begrensninger som hefter ved de tidligere kjente metoder. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at et emne av et stål, inneholdende mindre enn 0,4% karbon, silisium i en mengde som er avhengig av fremstillingsmetoden for stålet, men som forøvrig er uvesentlig, 0,5-2,0 % mangan, maksimalt 0,05 % fosfor og maksimalt 0,05 % svovel, 0,1-0,5 % krom og/eller 0,05-0,5 % molybden, opp til 0,1 % titan, 0,0005-0,01 % bor, opp til 0,1 % aluminium samt eventuelt lave innhold av kobber og nikkel, eventuelt i en

mengde av opp til 0,2 % av hver, varmes til en temperatur oven-

for Ac-j, fortrinnsvis til en temperatur mellom 775 og 1000°C, og derefter formes i en formgivningsanordning til ønsket endelig form, i hvilken formgivningsanordning detaljen gis en vesentlig formforandring og hurtigavkjøles slik at en martensittisk og/eller bainittisk struktur fås, fortrinnsvis med en finkornet struktur.

Foreliggende oppfinnelse gir således en vesentlig forenklet frem-stillingsgang og billigere sluttprodukt. Den forenklede frem-stillingsgang oppnås ved at for det første forming og herding forenes til en operasjon, for det andre, at man når det beskrevne nye stål anvendes ikke behøver å anløpe den herdede detalj, og for det tredje behøves ingen efterfølgende retting med hammer eller ved lett pressing. Metoden gjør det således mulig å få

god dimensjonsnøyaktighet i en enkelt, godt styrt arbeidsopera-sjon, hvorved man ikke lenger er avhengig av personlig fagdyktig-het, hvilket er nødvendig ved konvensjonell pressing, herding og retting.

Den nye metode gir også nye muligheter til avansert formgiving. Således kan nu skarpere hjørner fås på dyptrukne eller pressede detaljer. Videre kan i visse tilfeller større trekkdybde og/

eller mer uregelmessig utformede detaljer fås. En vesentlig formgiving kan således fås med en meget rimelig presskraft, hvilket reduserer maskinomkostningene.

Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen anvendes

et stål, som inneholder mindre enn eller likt med 0,25 %, fortrinnsvis 0,15-0,25 % karbon, silisium i en mengde som er avhengig av fremstillingsmetoden for stålet, men som forøvrig er uvesentlig, 0,5-1,5 %, fortrinnsvis 0,7-1,5 % mangan, maksimalt 0,03 % fosfor og maksimalt 0,04 % svovel, 0,1-0,3 % krom og/ eller 0,05-0,5 % molybden, 0,02-0,1 %, fortrinnsvis 0,02-0,05 % titan, 0,0005-0,007 %, fortrinnsvis 0,0005-0,005 % bor, 0,03-

0,1 % , fortrinnsvis 0,03-0,07% aluminium samt eventuelt lave, uvesentlige innhold av kobber og nikkel eventuelt i en mengde av opp til 0,2 % av hver. Stålet er i og for seg tidligere kjent.

Stålet varmes til herdetemperatur, dvs. til en temperatur oven-

for Ac^, hvor stålet vil befinne seg i austenittisk tilstand.

Fortrinnsvis varmes stålet til en temperatur mellom 775 og

1000°C.

Formgivingen er først og fremst en presseoperasjon, men oppfinnelsen kan også anvendes ved andre formgivingsmetoder, slik som senkesmiing, ekstrudering og eksplosjonsforming.

Ved pressing formes emnet mellom to verktoy eller mot ettverktby ved hjelp av et trykkmedium. Det er onskelig å anvende en hurtig-presse, som er således konstruert at verktdyets (verktoy-enes) stilling og hastighet kan styres under hele prosessen.

Det er således onskelig at formgivingen utfores på mindre enn

5 sek., fortrinnsvis mindre enn 3 sek., slik at formgivingen er avsluttet for tilsiktet herdestruktur er oppnådd.

Formgivingen og avkjolingen skal utfores så hurtig at en finkornet martensittisk og/eller bainittisk struktur oppnås, idet den nodvendige hurtighet er avhengig av stålets sammensetning, dvs. dets CCT-diagram (Continuous Cooling Transformation). Hurtigav-kjolingen fullfores med det pressede emne sittende igjen i form-givings anordningen. Avkjolingen av den pressede detalj utfores enten indirekte ved at deler av formgivingsanordningen avkjoles eller direkte ved at den pressede detalj bringes i direkte kon-takt med et eller annet kjolemedium efter at formingen er avsluttet. Ved at verktoyet (verktoyene) tjener som fikstur under avkjolingen fås et sluttprodukt med god målnoyaktighet.

Ved anvendelse av det for oppfinnelsen spesielt avpassede stål

kan tynne bærende plate- eller skalIkonstruksj oner med hoy holdfast— het fremstilles. Ved kombinasjonen av hoy holdfasthet og god seighet kan også energiabsorberende (=stotdempende) detaljer fremstilles. Spesielt er det hensikten å anvende de herdede

(og ikke anlopte) platekonstruksjoner i transportkjoretoy for 1 slike detaljer som sannsynligvis vil motta stbt ved kolli-

sjoner, fremfor alt stotfangerne, men også andre karosseridetal-jer. Helt generelt kan sies at de for kraftige stot utsatte deler av kjoretoyet eller de deler av kjoretoyet, som kan risi-kere å bli utsatt for kraftige stot, med fordel bor fremstilles ifolge oppfinnelsen under anvendelse av det spesielle stål som er avpasset for oppfinnelsen.

Det er en ikke uvesentlig fordel at stålet kan anvendes i herdet tilstand uten etterfølgende anløping. Dette gir en varmebehand-lingsoperasjon mindre og eliminerer en årsak til målunøyaktighet. Dessuten fås hårdere detaljer.

For at det lave innhold av 0,0005-0,01 % bor skal få full effekt, skal stålet før bortilsetningen være forsynt med de angitte innhold av titan og aluminium slik at oksygen og nitrogen er bundet når bor tilsettes.

Borstålet er et sveisbart konstruksjonsstål som ved en enkel varmebehandling bibringes ekstremt hoy holdfasthet i kombinasjon med god seighet.

En strekkgrense =» 120 kp/mm 2er ikke uvanlig ved en forlengelse på ca. 10%.

Den relativt hoye hårdhet i kombinasjon med god forlengelse efter herdingen gir borstålet meget gode støtdempende egenskaper.

Borstålet er med hensyn til basissammensetning et karbonmangan-stål, som ved en spesiell metallurgisk behandling og legering med bor er meddelt meget gode herdingsegenskaper.

Ved bortilsetningen får stålet efter herding i vann eller olje en finkornet struktur bestående av lavtemperaturbainitt og an-lopt hoytemperaturmartensitt. Det er denne struktur som gir borstålet dets kombinasjon av hårdhet og seighet i motsetning til et ikke borlegert stål som efter herding får en spro her-dingsstruktur.

Foruten foran nevnte forbedringer i mekaniske egenskaper har et borbehandlet stål betydelig bedre gjennomherdingsevne enn et ikke borbehandlet med samme basisanalyse.

De meget hoye holdfasthetsegenskaper og de gode støtdempende egenskaper fås efter herding. Hensiktsmessig herdetemperatur er ca. 900°C (mellom 775 og 1000°C). Bråkjoling i olje eller saltvann anbefales for godstykkelser under 6 mm.

EKSEMPEL

Som eksempel på oppfinnelsen henvises det til tabell 1 som ved fem forskjellige stålsammensetninger og noen forskjellige godstykkelser gir resultater i form av holdfasthetsverdier og hård-heter.

Som konklusjon kan retningsverdiene for de mekaniske egenskaper angis på folgende måte:

Varmvalset eller koldvalset og qlbdet tilstand;

Herdet tilstand; Noe avhengig av dimensjon og herdemedium fås folgende retningsverdier:

Sveisbarheten for de borlegerte stål skal bedommes efter basis-analysen; således karbon og manganinnhold, da den i den varme-påvirkede sone oppnådde struktur ikke blir sprb ved påvirkning av hydrogen. De i tabellen presenterte borstål kan således med letthet sveises som ordinære hbyholdfaste konstruksjonsstål.

Skal borstålet sveises for formgiving og herding, kan grunnmate-rialets egenskaper efter herding oppnås også i sveisefugen hvis spesielle elektroder, tilpasset borstålene, anvendes.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en detalj av herdet stål med liten godstykkelse og god målnøyaktighet, karakterisert ved at et emne av et stål, inneholdende mindre enn 0,4 % karbon, silisium i en mengde som er avhengig av fremstillingsmetoden for stålet, men som forøvrig er uvesentlig, 0,5-2,0 % mangan, maksimalt 0,05 % fosfor og maksimalt 0,05 % svovel,

0,1-0,5 % krom og/eller 0,05-0,5 % molybden, opp til 0,1 % titan, 0,0005-0,1 % bor, opp til 0,1 % aluminium samt eventuelt lave innhold av kobber og nikkel, eventuelt i en mengde av opp til 0,2 % av hver, varmes til en temperatur ovenfor Ac^, fortrinnsvis til en temperatur mellom 775 og 1000°C, og derefter formes i en formgivningsanordning til ønsket endelig form, i hvilken formgivningsanordning detaljen gis en vesentlig formforandring og hurtig-avkjøles slik at en martensittisk og/eller bainittisk struktur fås, fortrinnsvis med en finkornet struktur.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at formgivingen utføres mot ett verktøy ved hjelp av et trykkmedium.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den hurtigavkjøling som utføres efter avsluttet forming utføres med det pressede emne sittende igjen i formgivingsanordningen. .

4. Fremgangsmåte som angitt i ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at emnets tykkelse formforan-dres (eller reduseres) med mindre enn 25 %.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det anvendes et stål som inneholder maksimalt 0,25 %, fortrinnsvis 0,15-0,25 % karbon, silisium i en mengde som er avhengig av fremstillingsmetoden for stålet, men som for-øvrig er uvesentlig, 0,5-1,5 %, fortrinnsvis 0,7-1,5 %, mangan, maksimalt 0,03 % fosfor og maksimalt 0,04 % svovel, 0,1-0,3 % krom og/eller 0,05-0,5 % molybden, 0,02-0,1 %, fortrinnsvis 0,02-0,05 % titan, 0,0005-0,007 %, fortrinnsvis 0,0005-0,005 % bor, 0,03-0,1 %, fortrinnsvis 0,03-0,07 % aluminium samt eventu^ elt lave, uvesentlige innhold av kobber og nikkel eventuelt i en mengde av opp til 0,2 % av hver.