कोल्ड वर्किंग डाई स्टील और हॉट वर्किंग डाई स्टील के बीच अंतर

भाग ---- पहला -ठंडा काम करनामरनाइस्पात

कोल्ड वर्किंग डाई स्टील में पंचिंग और कटिंग के निर्माण के लिए मोल्ड (ब्लैंकिंग और पंचिंग मोल्ड, ट्रिमिंग मोल्ड, पंच, कैंची), कोल्ड हेडिंग मोल्ड, कोल्ड एक्सट्रूज़न मोल्ड, झुकने वाले मोल्ड और वायर ड्राइंग मोल्ड आदि शामिल हैं।

1. कोल्ड वर्किंग के लिए काम करने की स्थितियाँ और प्रदर्शन आवश्यकताएँडाई स्टील

कोल्ड वर्किंग के संचालन के दौरानडाई स्टीलसंसाधित सामग्री के उच्च विरूपण प्रतिरोध के कारण, मोल्ड का कामकाजी हिस्सा बहुत दबाव, झुकने वाले बल, प्रभाव बल और घर्षण बल को सहन करता है।इसलिए, ठंडे काम करने वाले सांचों को खत्म करने का सामान्य कारण आम तौर पर टूट-फूट होता है।ऐसे मामले भी हैं जहां फ्रैक्चर, पतन बल और सहनशीलता से अधिक विकृति के कारण वे समय से पहले विफल हो जाते हैं।

कटिंग टूल स्टील की तुलना में, ठंडा कामडाई स्टीलकई समानताएं हैं.स्टैम्पिंग प्रक्रिया की सुचारू प्रगति सुनिश्चित करने के लिए मोल्ड में उच्च कठोरता और पहनने के प्रतिरोध, उच्च झुकने की ताकत और पर्याप्त क्रूरता की आवश्यकता होती है।अंतर सांचे के जटिल आकार और प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के साथ-साथ बड़े घर्षण क्षेत्र और पहनने की उच्च संभावना में निहित है, जिससे मरम्मत और पीसना मुश्किल हो जाता है।इसलिए, उच्च पहनने के प्रतिरोध की आवश्यकता है।जब मोल्ड काम कर रहा होता है, तो यह उच्च छिद्रण दबाव सहन करता है और इसके जटिल आकार के कारण तनाव एकाग्रता का खतरा होता है, इसलिए इसे उच्च कठोरता की आवश्यकता होती है;साँचे का आकार बड़ा और जटिल होता है, इसलिए इसमें उच्च कठोरता, छोटे विरूपण और टूटने की प्रवृत्ति की आवश्यकता होती है।संक्षेप में, कठोरता, पहनने के प्रतिरोध और ठंडे काम की कठोरता की आवश्यकताएंडाई स्टीलकटिंग टूल स्टील की तुलना में अधिक हैं।हालांकि, लाल कठोरता की आवश्यकताएं अपेक्षाकृत कम हैं या मूल रूप से आवश्यक नहीं हैं (क्योंकि यह ठंडी अवस्था में बनती है), इसलिए ठंडे काम के सांचों के लिए उपयुक्त कुछ स्टील ग्रेड भी बनाए गए हैं, जैसे उच्च पहनने के प्रतिरोध, सूक्ष्म विरूपण का विकास ठंडा कामडाई स्टीलऔर उच्च क्रूरता ठंडा कामडाई स्टील.

2. स्टील ग्रेड चयन

आमतौर पर, कोल्ड वर्किंग मोल्ड्स की उपयोग स्थितियों के अनुसार, स्टील ग्रेड के चयन को निम्नलिखित चार स्थितियों में विभाजित किया जा सकता है:

①Cछोटे आकार, सरल आकार और हल्के भार वाला पुराना कामकाजी साँचा।

उदाहरण के लिए, स्टील प्लेटों को काटने के लिए छोटे पंच और कैंची T7A, T8A, T10A और T12A जैसे कार्बन टूल स्टील से बनाए जा सकते हैं।इस प्रकार के स्टील के फायदे हैं;अच्छी प्रक्रियाशीलता, सस्ती कीमत और आसान स्रोत।लेकिन इसके नुकसान हैं: कम कठोरता, खराब पहनने का प्रतिरोध, और बड़ी शमन विकृति।इसलिए, यह केवल छोटे आयामों, सरल आकृतियों और हल्के भार वाले उपकरणों के निर्माण के साथ-साथ ठंडे काम करने वाले सांचों के लिए उपयुक्त है, जिनके लिए कम सख्त परत और उच्च क्रूरता की आवश्यकता होती है।

② बड़े आयाम, जटिल आकार और हल्के भार वाले ठंडे काम करने वाले सांचे।

आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले स्टील प्रकारों में 9SiCr, CrWMn, GCr15 और 9Mn2V जैसे कम मिश्र धातु काटने वाले उपकरण स्टील शामिल हैं।तेल में इन स्टील्स का शमन व्यास आम तौर पर 40 मिमी से अधिक तक पहुंच सकता है।इनमें 9Mn2V स्टील एक प्रकार का कोल्ड वर्क हैडाई स्टीलहाल के वर्षों में चीन में विकसित किया गया जिसमें सीआर शामिल नहीं है।यह सीआर युक्त स्टील को प्रतिस्थापित या आंशिक रूप से प्रतिस्थापित कर सकता है।

9Mn2V स्टील की कार्बाइड विषमता और शमन क्रैकिंग प्रवृत्ति CrWMn स्टील की तुलना में छोटी है, और डीकार्बराइजेशन प्रवृत्ति 9SiCr स्टील की तुलना में छोटी है, जबकि कठोरता कार्बन टूल स्टील की तुलना में अधिक है।इसकी कीमत बाद वाले की तुलना में केवल 30% अधिक है, इसलिए यह प्रचार और उपयोग के लायक स्टील ग्रेड है।हालाँकि, 9Mn2V स्टील में कुछ कमियाँ भी हैं, जैसे कम प्रभाव वाली कठोरता और उत्पादन और उपयोग में पाई जाने वाली क्रैकिंग घटना।इसके अलावा, तड़के की स्थिरता खराब है, और तड़के का तापमान आम तौर पर 180 ℃ से अधिक नहीं होता है।जब 200 ℃ पर टेम्पर्ड किया जाता है, तो झुकने की ताकत और कठोरता कम मान दिखाने लगती है।

9Mn2V स्टील को नाइट्रेट और गर्म तेल जैसी अपेक्षाकृत हल्की शीतलन क्षमता वाले शमन मीडिया में बुझाया जा सकता है।सख्त विरूपण आवश्यकताओं और कम कठोरता आवश्यकताओं वाले कुछ सांचों के लिए, ऑस्टेनिटिक इज़ोटेर्मल शमन का उपयोग किया जा सकता है।

③ बड़े आयाम, जटिल आकार और भारी भार वाले ठंडे काम करने वाले सांचे।

मध्यम मिश्र धातु या उच्च मिश्र धातु इस्पात का उपयोग किया जाना चाहिए, जैसे Cr12Mo, Crl2MoV, Cr6WV, Cr4W2MoV, आदि। इसके अलावा, उच्च गति वाले स्टील का भी उपयोग किया जा सकता है।

हाल के वर्षों में, हाई-स्पीड स्टील को कोल्ड वर्किंग मोल्ड के रूप में उपयोग करने का चलन बढ़ रहा है, लेकिन यह बताया जाना चाहिए कि इस समय, यह हाई-स्पीड स्टील की अनूठी लाल कठोर ताकत का उपयोग नहीं है, बल्कि बल्कि इसकी उच्च कठोरता और उच्च पहनने का प्रतिरोध है।इसलिए, ताप उपचार प्रक्रिया में भी अंतर होना चाहिए।

हाई-स्पीड स्टील को ठंडे सांचे के रूप में उपयोग करते समय, कठोरता में सुधार के लिए कम तापमान वाली शमन का उपयोग किया जाना चाहिए।उदाहरण के लिए, W18Cr4V स्टील काटने वाले उपकरणों के लिए आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला शमन तापमान 1280-1290 ℃ है।कोल्ड वर्किंग मोल्ड बनाते समय 1190 ℃ पर कम तापमान शमन का उपयोग किया जाना चाहिए।दूसरा उदाहरण W6Mo5Cr4V2 स्टील है।कम तापमान शमन का उपयोग करके, सेवा जीवन में काफी सुधार किया जा सकता है, विशेष रूप से हानि दर को काफी कम करके।

④ ठंडे काम करने वाले सांचे जो प्रभाव भार के अधीन होते हैं और जिनमें पतले ब्लेड वाले गैप होते हैं।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, पहले तीन प्रकार के कोल्ड वर्क डाई स्टील्स की प्रदर्शन आवश्यकताएं मुख्य रूप से उच्च पहनने के प्रतिरोध हैं, इसलिए उच्च कार्बन हाइपरयूटेक्टॉइड स्टील और यहां तक ​​कि लेडबुराइट स्टील का उपयोग किया जाता है।हालाँकि, कुछ कोल्ड वर्किंग डाइज़ के लिए, जैसे कि साइड टावर कटिंग और ब्लैंकिंग डाइज़, जिनमें पतले बट जोड़ होते हैं और उपयोग के दौरान प्रभाव भार के अधीन होते हैं, उच्च प्रभाव क्रूरता की आवश्यकता होती है।इस विरोधाभास को हल करने के लिए निम्नलिखित उपाय किये जा सकते हैं:

Ⅰ-प्राथमिक और द्वितीयक कार्बाइड के कारण स्टील की कठोरता में कमी से बचने के लिए कार्बन सामग्री को कम करें और हाइपोयूटेक्टॉइड स्टील का उपयोग करें;

Ⅱ-स्टील की टेम्परिंग स्थिरता और तापमान (240-270 ℃ पर टेम्परिंग) में सुधार के लिए सी और सीआर जैसे मिश्र धातु तत्वों को जोड़ना शमन तनाव को पूरी तरह से खत्म करने और कठोरता को कम किए बिना प्रदर्शन में सुधार करने के लिए फायदेमंद है;

Ⅲ-अनाज को परिष्कृत करने और कठोरता में सुधार करने के लिए दुर्दम्य कार्बाइड बनाने के लिए डब्ल्यू जैसे तत्व जोड़ें।उच्च कठोरता वाले कोल्ड वर्किंग मोल्ड्स के लिए आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले स्टील्स में 6SiCr, 4CrW2Si, 5CrW2Si आदि शामिल हैं।

3. कोल्ड वर्किंग डाई स्टील की प्रदर्शन क्षमता का पूर्ण उपयोग करने के तरीके

सीआर12 प्रकार के स्टील या हाई-स्पीड स्टील को कोल्ड वर्किंग मोल्ड के रूप में उपयोग करते समय, एक प्रमुख समस्या स्टील की उच्च भंगुरता है, जिसके उपयोग के दौरान टूटने का खतरा होता है।इस प्रयोजन के लिए, पर्याप्त फोर्जिंग विधियों का उपयोग करके कार्बाइड को परिष्कृत करना आवश्यक है।इसके अलावा, नए स्टील ग्रेड विकसित किए जाने चाहिए।नए स्टील ग्रेड विकसित करने का ध्यान स्टील की कार्बन सामग्री और कार्बाइड बनाने वाले तत्वों की संख्या को कम करने पर होना चाहिए।

Cr4W2MoV स्टील में उच्च कठोरता, उच्च पहनने के प्रतिरोध और अच्छी कठोरता जैसे फायदे हैं।इसमें अच्छी टेम्परिंग स्थिरता और व्यापक यांत्रिक गुण भी हैं।इसका उपयोग सिलिकॉन स्टील शीट डाई आदि के निर्माण के लिए किया जाता है। यह Cr12MoV स्टील की तुलना में जीवनकाल को 1-3 गुना से अधिक बढ़ा सकता है।हालाँकि, इस स्टील की फोर्जिंग तापमान सीमा संकीर्ण है, और फोर्जिंग के दौरान इसके टूटने का खतरा है।फोर्जिंग तापमान और परिचालन विनिर्देशों को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए।

Cr2Mn2SiWMoV स्टील में कम शमन तापमान, छोटी शमन विकृति और उच्च कठोरता होती है।इसे वायु शमन सूक्ष्म विरूपण के रूप में जाना जाता हैडाई स्टील.

7W7Cr4MoV स्टील W18Cr4V और Cr12MoV स्टील की जगह ले सकता है।इसकी विशेषता यह है कि कार्बाइड की गैर-एकरूपता और स्टील की कठोरता में काफी सुधार हुआ है।

भाग2 -हॉट वर्किंगडाई स्टील

1. गर्म काम करने वाले सांचों की काम करने की स्थितियाँ

हॉट वर्किंग मोल्ड्स में हैमर फोर्जिंग मोल्ड्स, हॉट एक्सट्रूज़न मोल्ड्स और डाई-कास्टिंग मोल्ड्स शामिल हैं।जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, गर्म काम करने वाले सांचों की काम करने की स्थिति की मुख्य विशेषता गर्म धातु के साथ संपर्क है, जो ठंडे काम करने वाले सांचों की काम करने की स्थिति से मुख्य अंतर है।इसलिए, यह निम्नलिखित दो समस्याएं लाएगा:

(1) मोल्ड गुहा की सतह धातु को गर्म किया जाता है।आमतौर पर, जब हैमरिंग डाई काम कर रही होती है, तो डाई कैविटी की सतह का तापमान 300-400 ℃ तक पहुंच सकता है, और गर्म एक्सट्रूज़न डाई 500-800 ℃ तक पहुंच सकता है;डाई-कास्टिंग मोल्ड गुहा का तापमान डाई-कास्टिंग सामग्री के प्रकार और डालने के तापमान से संबंधित है।काली धातु की डाई-कास्टिंग करते समय, मोल्ड गुहा का तापमान 1000 ℃ से अधिक तक पहुंच सकता है।इस तरह के उच्च उपयोग तापमान से मोल्ड गुहा की सतह की कठोरता और ताकत में काफी कमी आएगी, जिससे उपयोग के दौरान इसके मुड़ने का खतरा हो जाएगा।हॉट के लिए बुनियादी प्रदर्शन आवश्यकताडाई स्टीलउच्च थर्माप्लास्टिक प्रतिरोध है, जिसमें उच्च तापमान कठोरता और ताकत और उच्च थर्माप्लास्टिक प्रतिरोध शामिल है, जो वास्तव में स्टील की उच्च टेम्परिंग स्थिरता को दर्शाता है।इससे हॉट डाई स्टील को मिश्रधातु बनाने का पहला तरीका खोजा जा सकता है, यानी सीआर, डब्ल्यू, सी जैसे मिश्रधातु तत्वों को जोड़ने से स्टील की टेम्परिंग स्थिरता में सुधार हो सकता है।

(2) मोल्ड गुहा की सतह धातु पर थर्मल थकान (क्रैकिंग) होती है।गर्म साँचे की कार्य विशेषताएँ रुक-रुक कर होती हैं।प्रत्येक गर्म धातु के निर्माण के बाद, मोल्ड गुहा की सतह को पानी, तेल और हवा जैसे मीडिया द्वारा ठंडा करने की आवश्यकता होती है।इसलिए, गर्म मोल्ड की कार्यशील स्थिति को बार-बार गर्म और ठंडा किया जाता है, ताकि मोल्ड गुहा की सतह धातु बार-बार थर्मल विस्तार से गुजरे, यानी बार-बार तन्य और संपीड़ित तनाव के अधीन हो।परिणामस्वरूप, मोल्ड गुहा की सतह फट जाएगी, जिसे थर्मल थकान कहा जाता है।इसलिए, हॉट के लिए दूसरी बुनियादी प्रदर्शन आवश्यकताडाई स्टीलको आगे रखा गया है, अर्थात इसमें उच्च तापीय थकान प्रतिरोध है।

सामान्यतया, स्टील के थर्मल थकान प्रतिरोध को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं:

① स्टील की तापीय चालकता।स्टील की उच्च तापीय चालकता मोल्ड की सतह धातु पर हीटिंग की डिग्री को कम कर सकती है, जिससे स्टील की थर्मल थकान की प्रवृत्ति कम हो जाती है।आमतौर पर यह माना जाता है कि स्टील की तापीय चालकता उसकी कार्बन सामग्री से संबंधित होती है।जब कार्बन सामग्री अधिक होती है, तो तापीय चालकता कम होती है, इसलिए गर्म काम के लिए उच्च कार्बन स्टील का उपयोग करना उपयुक्त नहीं हैडाई स्टील.मध्यम कार्बन स्टील की कम कार्बन सामग्री (C0.3% 5-0.6%) का उपयोग आमतौर पर उत्पादन में किया जाता है, जिससे स्टील की कठोरता और ताकत में कमी आ सकती है और यह हानिकारक भी है।

② स्टील का महत्वपूर्ण बिंदु प्रभाव।आमतौर पर, स्टील का क्रांतिक बिंदु (एसीएल) जितना अधिक होता है, उसकी थर्मल थकान की प्रवृत्ति उतनी ही कम होती है।इसलिए, स्टील का क्रांतिक बिंदु आम तौर पर मिश्र धातु तत्व सीआर, डब्ल्यू, सी और सीसा जोड़कर बढ़ाया जाता है।इस प्रकार स्टील की तापीय थकान प्रतिरोध में सुधार होता है।

2. आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले गर्म कामकाजी सांचों के लिए स्टील

(1) हथौड़ा फोर्जिंग के लिए स्टील मर जाता है।सामान्यतया, हथौड़ा फोर्जिंग सांचों के लिए स्टील के उपयोग के साथ दो प्रमुख मुद्दे हैं।सबसे पहले, यह ऑपरेशन के दौरान प्रभाव भार के अधीन है।इसलिए, स्टील के यांत्रिक गुणों का उच्च होना आवश्यक है, विशेष रूप से प्लास्टिक विरूपण प्रतिरोध और क्रूरता के लिए;दूसरा कारण यह है कि हैमर फोर्जिंग डाई का क्रॉस-सेक्शनल आकार अपेक्षाकृत बड़ा (<400 मिमी) है, जिसके लिए संपूर्ण डाई की एक समान सूक्ष्म संरचना और प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए स्टील की उच्च कठोरता की आवश्यकता होती है।

आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले हैमर फोर्जिंग डाई स्टील्स में 5CrNiMo, 5CrMnMo, 5CrNiW, 5CrNiTi और 5CrMnMoSiV शामिल हैं।विभिन्न प्रकार के हैमर आई मोल्ड के लिए अलग-अलग सामग्रियों का उपयोग करना चाहिए।बहुत बड़े या बड़े हथौड़ा फोर्जिंग डाई के लिए, 5CrNiMo को प्राथमिकता दी जाती है।5CrNiTi, 5CrNiW, या 5CrMnMoSi का भी उपयोग किया जा सकता है।5CrMnMo स्टील का उपयोग आमतौर पर छोटे और मध्यम आकार के हथौड़ा फोर्जिंग डाई के लिए किया जाता है।

(2) स्टील का उपयोग हॉट एक्सट्रूज़न मोल्ड्स के लिए किया जाता है, और हॉट एक्सट्रूज़न मोल्ड्स की कार्यशील विशेषता धीमी लोडिंग गति है।इसलिए, मोल्ड गुहा का ताप तापमान अपेक्षाकृत अधिक होता है, आमतौर पर 500-800 ℃ तक।इस प्रकार के स्टील के लिए प्रदर्शन आवश्यकताओं को मुख्य रूप से उच्च उच्च तापमान ताकत (यानी उच्च तापमान स्थिरता) और उच्च गर्मी थकान प्रतिरोध पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए।एके और हार्डनेबिलिटी की आवश्यकताओं को उचित रूप से कम किया जा सकता है।आम तौर पर, गर्म एक्सट्रूज़न मोल्ड का आकार छोटा होता है, अक्सर 70-90 मिमी से कम।

आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले हॉट एक्सट्रूज़न मोल्ड्स में 4CrW2Si, 3Cr2W8V और 5% Cr प्रकार के हॉट वर्क शामिल हैं।डाई स्टीलएस।उनमें से, 4CrW2Si का उपयोग कोल्ड वर्क दोनों के रूप में किया जा सकता हैडाई स्टीलऔर गर्म कामडाई स्टील.विभिन्न उपयोगों के कारण, विभिन्न ताप उपचार विधियों का उपयोग किया जा सकता है।ठंडे सांचे बनाते समय, कम शमन तापमान (870-900 ℃) और कम या मध्यम तापमान तड़के उपचार का उपयोग किया जाता है;गर्म सांचे बनाते समय, उच्च शमन तापमान (आमतौर पर 950-1000 ℃) और उच्च तापमान तड़के उपचार का उपयोग किया जाता है।

(3) डाई-कास्टिंग सांचों के लिए स्टील।कुल मिलाकर, डाई-कास्टिंग सांचों के लिए स्टील की प्रदर्शन आवश्यकताएं गर्म एक्सट्रूज़न सांचों के समान हैं, जिनमें उच्च तापमान स्थिरता और थर्मल थकान प्रतिरोध मुख्य आवश्यकताएं हैं।इसलिए आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला स्टील का प्रकार आम तौर पर गर्म एक्सट्रूज़न मोल्ड के लिए उपयोग किए जाने वाले स्टील के समान होता है।हमेशा की तरह, 4CrW2Si और 3Cr2W8V जैसे स्टील का उपयोग किया जाता है।हालाँकि, इसमें अंतर हैं, जैसे कम पिघलने बिंदु Zn मिश्र धातु डाई-कास्टिंग मोल्ड के लिए 40Cr, 30CrMnSi और 40CrMo का उपयोग;अल और एमजी मिश्र धातु डाई-कास्टिंग मोल्ड के लिए, 4CrW2Si, 4Cr5MoSiV, आदि का चयन किया जा सकता है।Cu मिश्र धातु डाई-कास्टिंग मोल्ड के लिए, 3Cr2W8V स्टील का ज्यादातर उपयोग किया जाता है।

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