SE529013C2 - Hårdmetall för verktyg för kallbearbetning av dryckesburkar, samt användning av sådan hårdmetall i verktyg för kallbearbetning - Google Patents

Description

20 25 30 35 529 013 2 rörformiga hylsor såsom två-dels dryckesburkar, blir problemen med tidigare kända material speciellt tydlig.

Enligt känd teknik är en möjlig väg att åstadkomma bättre prestanda i burkframställning att använda keramiska material, t.ex. whiskerförstärkt aluminiumoxid eller kiselnitrid som visas i US- patent US 5,095,730 respektive US 5,396,788, men hittills tycks konventionell hårdmetall behålla sin ställning som det föredragna materialet.

Föreliggande uppfinning avser den senast utvecklingen av ultra- finkornig hårdmetall, Under många år har en fortgående utveckling av hårdmetall med finare och finare kornstorlek. Förlängningen av hårdmetallkorn- storlekar in i området ultrafin storlek medför ett antal positiv förbättringar med avseende på förslitningsprocessen.

Nötningsförslitning (eller kornförlustvolym) kan reduceras med en storleksordning genom att lite mer än halvera den sintrade kornstorleken (i frånvaron av andra förslitningsprocesser), eftersom kornvolym är relaterad till kubiken av diametern.

Adhesivt brott är en annan farlig slags nötningsförslitning, vari separeringen av starkt svetsade verktyg-arbetsmaterialgränsskikt kan ge dragbrott inom den underliggande karbiden. Ultrafina hårdmetaller kan stå emot början av sådan brott bättre än grövre hårdmetaller beroende på deras större brottstyrka.

Nötning/korrosion av bindefasen sägs vara en del av förslitningsmekanismen i tråddragning och djupdragning dryckesburkar.

I ultrafin hårdmetall, även med bibehållen bindefashalt eller till och med ökad jämfört med konventionell hårdmetall, leder mindre WC- kornstorlek till tunnare bíndefasfilmer. Därmed är motståndet mot selektiv nötning av den mjuka bindefasen av nötande partiklar reducerad. Det är troligt att anta att den tunnare bindefasen även medför bättre oxidations-/korrosionsegenskaper eftersom egenskaperna av bindefasen vid WC-gränsyta skiljer sig från den rena metall.

Från det ovanstående tycks det att det huvudsakliga intresset vid utveckling av finare sub-mikrona hårdmetaller, kanske i nano- meterområdet, är att öka hårdhet, maximera motståndet mot nötningsförslitning och hållfasthet medan så långt som möjligt bibehålla alla andra attribut vid användbara nivåer. 10 15 20 25 30 35 529 013 3 Förbättrad slitstyrka av härdmetall àstadkoms alltså genom att minska volframkarbidkornstorleken till ultrafin och bibehållande bindefashalten sä att hárdheten ökas.

Det är därför ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett verktyg för kallbearbetning och dragnings- operationer speciellt i tillverkningen av tva-dels dryckesburkar av aluminium eller stàl genom användning av ultrafinkornig hardmetall som ger bättre prestanda än tidigare kända verktyg. Särskild förbättring àstadkoms i den väggtjockleksreducerande operationen. En kombination av kornstorlek och bindefashalt som medför den önskade bättre prestandan representeras av 6% Co med ultrafin WC med en hårdhet omkring 2050HV, dvs. högre hàrdhet än den vanligen använda sorten med 6% Co-bindefas som typiskt har hàrdheten l775HV.

Exempel av verktyget och hàrdmetallen enligt uppfinningen visas I figur 1 respektive figur 2. Figur 1 visar en dyna för väggtjockleksreducering vari A= hárdmetalldyna och B= stàlhylsa.

Figur 2 visar i 10000 gángers förstoring mikrostrukturen av en ultrafin hàrdmetall enligt föreliggande uppfinning etsad i Murakami.

Strukturen innehåller WC och Co-bindefas.

Uppfinning avser alltsa användning av hàrdmetall med ultrafin WC-kornstorlek och hög härdhet med förbättrad slitstyrka i kallbearbetning och dragningsoperationer speciellt i väggtjocks- reduceringsprocessen vid framställning av dryckesburkar av aluminium- och stal. Dock har uppfinningen bred användbarhet för användning i framställningen av en mängfald andra formade artiklar, speciellt rörformig hylsor, såsom hylsor för torrbatterier och aerosolburkar.

För att kringgà de välkända svårigheterna att definierande och mäta kornstorleken för volframkarbiden i hàrdmetallen, och i detta fall att karakterisera “ultrafin hàrdmetall", används ett förhållande hårdhet/bindefashalt för att karakterisera härdmetallen enligt föreliggande uppfinning. Härvid görs bruk av det välkända faktumet att hàrdheten av hàrdmetall beror av bindefashalten volframkarbidkornstorleken. Då kornstorlek eller bindefashalt minskar ökar hárdheten.

Uppfinningen avser därför ett kallformningsverktyg av hàrdmetall med en Co-halt mellan 5 och 10 vikt-%, företrädesvis 5,5-8 vikt-% och helst 5,5-7% vikt-%, med <1 vikt-% korntillväxthämmare V och/eller Cr 10 15 20 25 30 35 529 013 4 och en hårdhet med följande förhållande mellan HV30 och Co-halt i vikt-%: HV30>2l50-52*vikt-% Co, företrädesvis HV30>2200-52*vikt-% Co, mer företrädesvis HV30>2250-52*vikt-% Co och helst hårdheten HV30>l900.

I en utföringsform har hårdmetallen 5-8 vikt-% Co-bindefas, <1 vikt-% korntillväxthämmare V och/eller Cr och en hårdhet av >l850 för användning som dyna för väggtjockleksreducering i framställningen av dryckesburkar av aluminium eller stål.

I en annan utföringsform har hårdmetallen 5-8 vikt-% Co, <1 vikt-% korntillväxthämmare V och/eller Cr med en hårdhet HV>1950.

I ytterligare en utföringsform har hårdmetallen 6-7 vikt-% Co och <1 vikt-% korntillväxthämmare V och/eller Cr och en hårdhet av HV 1950-2200.

Hårdmetallen tillverkas med konventionella pulvermetallurgiska tekniker såsom malning, pressning och sintring.

Uppfinningen är även tillämpbar för användningen av hårdmetallen enligt uppfinningen speciellt för andra kallbearbetnings- och dragningsoperationer såsom den dragningsoperation av tråd och speciellt däckstråd.

Exempel 1 Dynor för väggtjockleksreducering för 50 cl stålburkar produktionsutrustade med hårdmetallringar A och B: A. WC-6% Co, sub-mikron kornstorlek, Cr3C2 som korntillväxthämmare med en hårdhet HV30 av 1775, tidigare känd.

B. Ultrafin hårdmetall bestående av WC, 6 vikt-% Co, och <1 vikt-% V- och Cr-karbid som korntillväxthämmare, med en hårdhet HV30 av 2050, uppfinning.

Verktygen provades som den tredje ringen (mest allvarligt skadad ring) i produktionen av 50 cl stàlburkar med följande resultat. Prestandafaktor avser nivån av observerad förslitning på ringdiametern efter 100 000 framställda burkar. Ringarna enligt uppfinningen har i genomsnitt endast 74% förslitning jämfört med tidigare kända.

Tabell l sammanfattar det genomsnittliga resultatet av 24 provade ringar för både prov A & B. 529 013 Tabell 1 Prov Prestandafaktor (Förslitning) A. tidigare kända 100 B. uppfinning 74

Claims (6)

10 15 529 013 Krav

1. l. Ultra fin hárdmetall för verktyg för djupdragning och väggtjockleksreducering använd för framställning av dryckesburkar av aluminium eller stal k ä n n e t e c k n a d av att omfatta WC, <1 vikt-% korntillväxthämmare V och/eller Cr, och en bindefas av 5-10 vikt-%Co, företrädesvis 5,5-8 vikt-% Co och med en Vickers-hårdhet, HV30>2l50-52*vikt-% Co.

2. Hàrdmetallen enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av en Vickers-hårdhet, HV30>2200-52*vikt-% Co.

3. Hàrdmetallen enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av en Vickers-hárdhet, HV30>2250-52*vikt-% Co.

4. Hárdmetallen enligt nagot av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av HV30>1900.

5. Användning av hárdmetallen enligt nagot av kraven 1-4 för operationerna djupdragning och väggtjockleksreducering vid framställning av dryckesburkar av aluminium eller stàl.

6. Användning av hàrdmetallen enligt nàgot av kraven 1-4 för operationen väggtjockleksreducering vid framställning av dryckes- burkar av aluminium eller stal.