कोल्ड वर्क डाय स्टीलची ओळख

कोल्ड वर्क डाय स्टीलचा उपयोग प्रामुख्याने स्टॅम्पिंग, ब्लँकिंग, फॉर्मिंग, बेंडिंग, कोल्ड एक्सट्रूजन, कोल्ड ड्रॉइंग, पावडर मेटलर्जी डाय इत्यादींसाठी केला जातो. यासाठी उच्च कठीणता, उच्च झीज-प्रतिरोधकता आणि पुरेशी कणखरता आवश्यक असते. याचे सामान्यतः दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाते: सामान्य प्रकार आणि विशेष प्रकार. उदाहरणार्थ, अमेरिकेतील सामान्य-उद्देशीय कोल्ड वर्क डाय स्टीलमध्ये सहसा 01, A2, D2 आणि D3 या चार स्टील ग्रेडचा समावेश असतो. विविध देशांमधील सामान्य-उद्देशीय कोल्ड वर्क अलॉय डाय स्टीलच्या ग्रेडची तुलना तक्ता ४ मध्ये दर्शविली आहे. जपानच्या JIS मानकानुसार, वापरता येणारे कोल्ड वर्क डाय स्टीलचे मुख्य प्रकार SK सिरीज आहेत, ज्यात SK सिरीज कार्बन टूल स्टील, ८ SKD सिरीज अलॉय टूल स्टील्स आणि ९ SKHMO सिरीज हाय-स्पीड स्टील्स यांचा समावेश आहे, असे एकूण २४ स्टील ग्रेड आहेत. चीनच्या GB/T1299-2000 अलॉय टूल स्टील मानकामध्ये एकूण ११ स्टील प्रकारांचा समावेश आहे, ज्यामुळे एक तुलनेने संपूर्ण सिरीज तयार होते. प्रक्रिया तंत्रज्ञान, प्रक्रिया केलेले साहित्य आणि साच्यांच्या मागणीतील बदलांमुळे, मूळ मूलभूत मालिका गरजा पूर्ण करू शकत नाहीत. जपानी स्टील मिल्स आणि प्रमुख युरोपियन टूल व डाय स्टील उत्पादकांनी विशेष-उद्देशीय कोल्ड वर्क डाय स्टील विकसित केले आहे आणि हळूहळू संबंधित कोल्ड वर्क डाय स्टील मालिका तयार केल्या आहेत. या कोल्ड वर्क डाय स्टीलचा विकास हीच कोल्ड वर्क डाय स्टीलच्या विकासाची दिशा आहे.

कमी मिश्रधातू एअर क्वेंचिंग कोल्ड वर्क डाय स्टील

उष्णता प्रक्रिया तंत्रज्ञानाच्या विकासामुळे, विशेषतः मोल्ड उद्योगात व्हॅक्यूम क्वेंचिंग तंत्रज्ञानाच्या व्यापक वापरामुळे, क्वेंचिंगमुळे होणारे विरूपण कमी करण्यासाठी, देश-विदेशात काही कमी-मिश्रधातूचे एअर-क्वेंच्ड मायक्रो-डिफॉर्मेशन स्टील विकसित केले गेले आहेत. या प्रकारच्या स्टीलला चांगली कठीणता आणि उष्णता प्रक्रियेची आवश्यकता असते. यात कमी विरूपण, चांगली ताकद आणि कणखरपणा असतो, तसेच यात विशिष्ट झीज-प्रतिरोधकता असते. जरी मानक उच्च-मिश्रधातू कोल्ड वर्क डाय स्टीलमध्ये (जसे की D2, A2) चांगली कठीणता असली तरी, त्यात मिश्रधातूंचे प्रमाण जास्त असते आणि ते महाग असते. त्यामुळे, देश-विदेशात काही कमी-मिश्रधातूचे मायक्रो-डिफॉर्मेशन स्टील विकसित केले गेले आहेत. या प्रकारच्या स्टीलमध्ये सामान्यतः कठीणता सुधारण्यासाठी Cr आणि Mn हे मिश्रधातू घटक असतात. मिश्रधातू घटकांचे एकूण प्रमाण सामान्यतः <5% असते. हे कमी उत्पादन बॅचमध्ये अचूक भाग आणि गुंतागुंतीचे मोल्ड्स बनवण्यासाठी योग्य आहे. प्रतिनिधी स्टील ग्रेडमध्ये अमेरिकेतील A6, हिताची मेटल्सचे ACD37, डायडो स्पेशल स्टीलचे G04, आयची स्टीलचे AKS3 इत्यादींचा समावेश आहे. चिनी GD स्टील, ९००°C वर क्वेंचिंग आणि २००°C वर टेम्परिंग केल्यानंतर, ठराविक प्रमाणात रिटेन्ड ऑस्टेनाइट टिकवून ठेवू शकते आणि त्यात चांगली ताकद, कणखरपणा व आकारमान स्थिरता असते. याचा उपयोग चिपिंग आणि फ्रॅक्चर होण्याची शक्यता असलेले कोल्ड स्टॅम्पिंग डाय बनवण्यासाठी केला जाऊ शकतो. याचे सेवा आयुष्य जास्त असते.

ज्वाला शमन केलेले मोल्ड स्टील

मोल्ड निर्मितीचे चक्र लहान करण्यासाठी, उष्णता प्रक्रिया सोपी करण्यासाठी, ऊर्जा वाचवण्यासाठी आणि मोल्डचा उत्पादन खर्च कमी करण्यासाठी, जपानने फ्लेम क्वेंचिंगच्या (ज्वाला शमन) आवश्यकतांसाठी काही विशेष कोल्ड वर्क डाय स्टील्स विकसित केले आहेत. यामध्ये आयची स्टीलचे SX105V (7CrSiMnMoV), SX4 (Cr8), हिताची मेटलचे HMD5, HMD1, दातोंग स्पेशल स्टील कंपनीचे G05 स्टील इत्यादींचा समावेश होतो. चीनने 7Cr7SiMnMoV विकसित केले आहे. या प्रकारच्या स्टीलचा उपयोग मोल्डवर प्रक्रिया झाल्यानंतर, ऑक्सिॲसिटिलीन स्प्रे गन किंवा इतर हीटर्स वापरून ब्लेड किंवा मोल्डच्या इतर भागांना गरम करण्यासाठी आणि नंतर हवेत थंड करून शमन (क्वेंचिंग) करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. सामान्यतः, शमन केल्यानंतर याचा थेट वापर केला जाऊ शकतो. त्याच्या सोप्या प्रक्रियेमुळे, जपानमध्ये याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. या प्रकारच्या स्टीलचा प्रातिनिधिक प्रकार 7CrSiMnMoV आहे, ज्यामध्ये चांगली कठीणताक्षमता (हार्डनॅबिलिटी) आहे. जेव्हा φ80mm स्टीलला तेलाने शमन (ऑइल क्वेंचिंग) केले जाते, तेव्हा पृष्ठभागापासून 30mm अंतरावर कठीणपणा 60HRC पर्यंत पोहोचू शकतो. गाभा आणि पृष्ठभाग यांच्या कठीणपणामधील फरक 3HRC असतो. ज्योतीने शमन (फ्लेम क्वेंचिंग) करताना, 180~200°C वर पूर्व-तापमान देऊन आणि स्प्रे गनने 900-1000°C पर्यंत तापवून शमन केल्यावर, कठीणपणा 60HRC पेक्षा जास्त पोहोचू शकतो आणि 1.5mm पेक्षा जास्त जाडीचा कठीण थर मिळवता येतो.

उच्च कणखरपणा, उच्च झीज प्रतिरोधक क्षमता असलेले कोल्ड वर्क डाय स्टील

कोल्ड वर्क डाय स्टीलची कणखरता सुधारण्यासाठी आणि स्टीलचा झीज प्रतिरोध कमी करण्यासाठी, काही प्रमुख परदेशी मोल्ड स्टील उत्पादन कंपन्यांनी उच्च कणखरता आणि उच्च झीज प्रतिरोध दोन्ही असलेले कोल्ड वर्क डाय स्टीलची मालिका टप्प्याटप्प्याने विकसित केली आहे. या प्रकारच्या स्टीलमध्ये साधारणपणे १% कार्बन आणि ८% क्रोमियम (Cr) असतो. मॉलिब्डेनम (Mo), व्हॅनेडियम (V), सिलिकॉन (Si) आणि इतर मिश्रधातू घटकांच्या समावेशामुळे, त्याचे कार्बाइड्स बारीक आणि समान रीतीने वितरित होतात, आणि त्याची कणखरता Cr12 प्रकारच्या स्टीलपेक्षा खूप जास्त असते, तर त्याचा झीज प्रतिरोध जवळपास सारखाच असतो. त्यांची कठोरता, लवचिक शक्ती, थकवा शक्ती आणि फ्रॅक्चर कणखरता उच्च असते, आणि त्यांची अँटी-टेम्परिंग स्थिरता देखील Cr12 प्रकारच्या मोल्ड स्टीलपेक्षा जास्त असते. ते हाय-स्पीड पंच आणि मल्टी-स्टेशन पंचसाठी योग्य आहेत. या प्रकारच्या स्टीलचे प्रातिनिधिक प्रकार म्हणजे कमी व्हॅनेडियम (V) सामग्री असलेले जपानचे DC53 आणि उच्च व्हॅनेडियम (V) सामग्री असलेले CRU-WEAR. DC53 ला १०२०-१०४०°C तापमानावर क्वेंच केले जाते आणि हवेत थंड केल्यावर त्याची कठोरता ६२-६३HRC पर्यंत पोहोचू शकते. याला कमी तापमानात (१८० ~२००℃) आणि उच्च तापमानात (५००~५५०℃) टेम्परिंग करता येते, याची कणखरता D2 पेक्षा १ पट जास्त असू शकते आणि याची थकवा सहन करण्याची क्षमता D2 पेक्षा २०% जास्त असते; क्रू-वेअर फोर्जिंग आणि रोलिंगनंतर, याला ८५०-८७०℃ तापमानावर ३०℃/तास पेक्षा कमी वेगाने ॲनील आणि ऑस्टेनाइझ केले जाते, ६५०℃ पर्यंत थंड करून मोकळे केले जाते, याची कठीणता २२५-२५५HB पर्यंत पोहोचू शकते, क्वेंचिंग तापमान १०२०~११२०℃ च्या श्रेणीत निवडले जाऊ शकते, कठीणता ६३HRC पर्यंत पोहोचू शकते, वापराच्या परिस्थितीनुसार ४८०~५७०℃ वर टेम्परिंग केले जाते, ज्यामुळे स्पष्टपणे दुय्यम कठीणता वाढते, आणि याची झीज प्रतिरोधकता व कणखरता D2 पेक्षा चांगली असते.

बेस स्टील (हाय-स्पीड स्टील)

हाय-स्पीड स्टीलचा वापर परदेशात उच्च-कार्यक्षम, दीर्घायुषी कोल्ड वर्क मोल्ड्सच्या निर्मितीसाठी मोठ्या प्रमाणावर केला जातो, कारण त्यात उत्कृष्ट झीज-प्रतिरोधकता आणि रेड हार्डनेस असतो, जसे की जपानचे सामान्य मानक हाय-स्पीड स्टील SKH51 (W6Mo5Cr4V2). मोल्डच्या गरजेनुसार जुळवून घेण्यासाठी, हाय-स्पीड स्टीलचे क्वेंचिंग तापमान, क्वेंचिंग हार्डनेस कमी करून किंवा त्यातील कार्बनचे प्रमाण कमी करून त्याची कणखरता अनेकदा सुधारली जाते. मॅट्रिक्स स्टील हे हाय-स्पीड स्टीलपासून विकसित केले जाते आणि क्वेंचिंगनंतर त्याची रासायनिक रचना हाय-स्पीड स्टीलच्या मॅट्रिक्स रचनेच्या समतुल्य असते. त्यामुळे, क्वेंचिंगनंतर शिल्लक राहिलेल्या कार्बाइड्सची संख्या कमी आणि ते समान रीतीने वितरित असतात, ज्यामुळे हाय-स्पीड स्टीलच्या तुलनेत या स्टीलची कणखरता मोठ्या प्रमाणात सुधारते. अमेरिका आणि जपानने १९७० च्या दशकाच्या सुरुवातीला VascoMA, VascoMatrix1 आणि MOD2 या ग्रेडच्या बेस स्टील्सचा अभ्यास केला. अलीकडे, DRM1, DRM2, DRM3 इत्यादी विकसित केले गेले आहेत. सामान्यतः ज्या कोल्ड वर्क मोल्ड्सना उच्च कणखरता आणि उत्तम अँटी-टेम्परिंग स्थिरतेची आवश्यकता असते, त्यांच्यासाठी याचा वापर केला जातो. चीनने 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb), 65W8Cr4VTi, 65Cr5Mo3W2VSiTi आणि इतर स्टीलसारखे काही मूळ स्टील देखील विकसित केले आहेत. या प्रकारच्या स्टीलमध्ये चांगली ताकद आणि कणखरपणा असतो आणि त्याचा वापर कोल्ड एक्सट्रूजन, जाड प्लेट कोल्ड पंचिंग, थ्रेड रोलिंग व्हील्स, इम्प्रेशन डाईज, कोल्ड हेडिंग डाईज इत्यादींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो, तसेच त्याचा उपयोग वॉर्म एक्सट्रूजन डाईज म्हणूनही केला जाऊ शकतो.

पावडर धातूशास्त्र मोल्ड स्टील

पारंपरिक प्रक्रियांनी उत्पादित केलेल्या LEDB-प्रकारच्या उच्च-मिश्रधातू कोल्ड वर्क डाय स्टीलमध्ये, विशेषतः मोठ्या-सेक्शनच्या मटेरियलमध्ये, जाडसर युटेक्टिक कार्बाइड्स आणि असमान वितरण असते, ज्यामुळे स्टीलची कणखरता, ग्राइंडेबिलिटी आणि आयसोट्रॉपी गंभीरपणे कमी होते. अलिकडच्या वर्षांत, टूल आणि डाय स्टीलचे उत्पादन करणाऱ्या प्रमुख परदेशी विशेष स्टील कंपन्यांनी पावडर मेटलर्जी हाय-स्पीड स्टील आणि उच्च-मिश्रधातू डाय स्टीलच्या मालिकेच्या विकासावर लक्ष केंद्रित केले आहे, ज्यामुळे या प्रकारच्या स्टीलचा वेगाने विकास झाला आहे. पावडर मेटलर्जी प्रक्रियेचा वापर करून, अणूकृत स्टील पावडर वेगाने थंड होते आणि तयार होणारे कार्बाइड्स बारीक व एकसमान असतात, ज्यामुळे मोल्ड मटेरियलची कणखरता, ग्राइंडेबिलिटी आणि आयसोट्रॉपी लक्षणीयरीत्या सुधारते. या विशेष उत्पादन प्रक्रियेमुळे, कार्बाइड्स बारीक आणि एकसमान असतात, आणि मशिनिबिलिटी व ग्राइंडिंग कार्यक्षमता सुधारते, ज्यामुळे स्टीलमध्ये उच्च कार्बन आणि व्हॅनेडियमचे प्रमाण जोडणे शक्य होते, आणि अशा प्रकारे नवीन स्टील प्रकारांची मालिका विकसित होते. उदाहरणार्थ, जपानच्या दातोंगची DEX मालिका (DEX40, DEX60, DEX80, इत्यादी), हिताची मेटलची HAP मालिका, फुजिकोशीची FAX मालिका, उडेहोमची VANADIS मालिका, फ्रान्सच्या एरास्टीलची ASP मालिका, आणि अमेरिकन क्रुसिबल कंपनीचे पावडर मेटलर्जी टूल आणि डाय स्टील वेगाने विकसित होत आहेत. CPMlV, CPM3V, CPMlOV, CPM15V, इत्यादी पावडर मेटलर्जी स्टीलच्या मालिका तयार झाल्यामुळे, सामान्य प्रक्रियांनी उत्पादित केलेल्या टूल आणि डाय स्टीलच्या तुलनेत त्यांची झीज-प्रतिरोधकता आणि कणखरता लक्षणीयरीत्या सुधारली आहे.