Hlediska pro výběr ocelí na formy a požadavky na jejich vlastnosti

12.1.1 Hlediska pro výběr ocelí na formy a požadavky na jejich vlastnosti

Ing. Miloš Sova, CSc.

Formy na tváření plastů sestavené z funkčních a pomocných dílů jsou většinou výrobně pracné, a proto i drahé nástroje. Přáním jejich uživatele proto je, aby byly co nejlevnější, dosahovaly požadovanou kvalitu a co největší životnost. Až na výjimky se vyrábějí z ušlechtilých ocelí. Pro hospodárný výběr ocelí je nezbytné znát:

- provozní namáhání nástrojů,

- předpokládanou technologii jejich výroby včetně možné renovace,

- ekonomické a organizační aspekty jejich výroby a využití.

K provozním podmínkám namáhání nástrojů řadíme velikost tlaku, tahu, míru otěru a též výši teploty zpracovaného plastu, včetně jeho chemických účinků na funkční plochy. Tyto jsou ovlivňovány:

- druhem zpracovávaného plastu,

- velikostí výrobku, jeho členitostí a přesností,

- teplotou a tlakem lisování nebo vstřikování plastu.

Plasty členěné zhruba na vytvrditelné reaktoplasty a tepelně zpracované termoplasty, jsou tvářeny nebo vstřikovány do formy v širokém spektru tlaků a teplot. Tak např. nejběžnější druhy reaktoplatů (např. bakelit s plnidly) jsou lisovány tlakem 35 až 100 MPa, a to při teplotě cca 160 až 165 ⁰C. Naproti tomu termoplasty (např. polyethylén) se lisují při menších tlacích a převážně v mezích teplot 120 až 220 ⁰C; při vstřikování až při teplotách 250 až 300 ⁰C.

Velký důraz je kladen také na vysokou odolnost funkčních částí proti otěru, zejména při zpracování plastů s abrazivními plnidly. Proto se funkční části forem zušlechťují na poměrně vysoké pevnosti, převážně přes 1800 MPa (cca 51 HRC), nebo se povrchově upravují cementací, popř. nitridují.

Mechanický ráz je u forem velmi malý, nebo žádný, proto se neklade u oceli zvláštní důraz na houževnatost. Dobrá plasticita materiálu na druhé straně umožňuje vysokou odolnost proti tvorbě trhlinek tepelné únavy. Ohřev funkčních částí nástrojů je relativně nízký, a proto pro výrobu postačují převážně oceli uhlíkové a nízkolegované, zařazené do skupiny ocelí pro práci za studena.

Přesnost výlisků však vyžaduje oceli s nízkým sklonem ke změnám rozměrů a deformacím jak při kalení, tak při provozním namáhání. Větší formy vyžadují dobrou prokalitelnost oceli, aby byla v celé tloušťce stěn dosažena co největší tvrdost (pevnost) po zakalení.

Kvůli omezení chemických účinků zpracovávaných plastů se preferují oceli se zvýšenou odolností proti korozi. Z hlediska technologických aspektů je zapotřebí, aby oceli měly dobrou obrobitelnost a obrusitelnost.

Zvýšené nároky na jakost povrchu výlisků splňují oceli s dobrou leštitelností. Výroba tvárnic forem vtlačováním tvarů vyžaduje oceli s dobrou tvářitelností za studena.

Výše uvedené aspekty výroby a provozu forem lze shrnout do těchto hlavních požadavků na vlastnosti ocelí:

- dostatečná pevnost v tahu i v tlaku,

- zvýšená odolnost proti otěru,

- vyhovující kalitelnost a prokalitelnost,

- malé rozměrové i tvarové deformace při kalení,

- co nejlepší korozivzdornost,

- dobrá obrobitelnost, popř. tvařitelnost za studena,

- dobrá obrusitelnost a leštitelnost v zušlechtěném stavu.

Je zřejmé, že splnění všech požadavků u jedné nástrojové oceli, je pro jejich protichůdnost nereálné. Při volbě materiálů je nutno se řídit kompromisem a stanovit 2 až 3 rozhodující požadavky na vlastnosti. Důsledkem rozličných výrobních a provozních podmínek nástrojů je pak i větší počet vyráběných či doporučovaných značek ocelí.

Pevnost, odolnost v tlaku a do značné míry i otěruvzdornost ocelí je daná obsahem uhlíku, resp. charakterem struktury a její tvrdostí po zakalení a popuštění.

Otěruvzdornost, kromě tvrdosti, dále pozitivně ovlivňuje rostoucí množství karbidů legovacích prvků Cr, Mo, W a zejména vanadu. Naproti tomu účinek výše uvedených faktorů na houževnatost, tvařitelnost, deformace i…