Qu'est-ce que l'acier à outils à grande vitesse: propriétés et applications clés

Comprendre l'acier à outils à grande vitesse

L'acier à outils à grande vitesse (HSS) est un alliage spécial en acier très durci, résistant à l'usure et résistant à la chaleur. HSS, breveté en 1898 par F.W. Taylor et M. Le blanc, a permis à l'industrie de l'outil de coupe de continuer à couper sans perdre son efficacité à des températures précédemment considérées comme intolérables. Le HSS comprend certains des quelques matériaux qui conservent leur dureté jusqu'à des températures très élevées (la capacité de conserver la dureté à des températures élevées est appelée dureté rouge) qui permet aux outils HSS de couper beaucoup plus rapidement que des outils de coupe comparables en acier au carbone.

Propriétés clés de l'acier à outils à grande vitesse

Résistance à la dureté et à l'usure

HSS montre la dureté Rockwell (HRC) supérieure à 60 à des températures élevées (pas plus de 500 ° C). Cette propriété de HSS le rend net et dur même après la trempe. HSS a une grande capacité de résistance à l'usure qui est le facteur clé qui les conserve dans des formes exactes et des bords tranchants sur une utilisation prolongée. C'est pourquoi il est parfait pour fabriquer des outils de coupe tels que des exercices, des fraises, des alésus, des robinets et des broches.

Résistance à la chaleur

La caractéristique la plus remarquable du HSS est qu'elle conserve la dureté à des températures élevées - jusqu'à 500 ° C. En fait, lorsque la température est supérieure à 200 ° C, l'outil de carbone est devenu une dureté grossière et ne sera pas utile à environ 500 ° C tandis que HSS conserve sa capacité de coupe. Cela lui donne également un grand rôle dans les opérations à grande vitesse et à coupure à chaud.

Dureté

Quality de la ténacité du HSS, malgré sa dureté élevée. Il a un impact exceptionnel et une résistance aux vibrations pour éviter la rupture. Cette propriété est vitale pour éviter les dommages involontaires aux outils tout en fonctionnant dans des applications graves telles que des outils de formation à froid et à chaud comme les bâtons et les épingles pour les processus de forgeage, d'estampage et d'extrusion.

Stabilité dimensionnelle

Le HSS peut résister aux altérations dimensionnelles lors d'une méthode de traitement thermique comme la trempe et la trempe. Il éprouve une variation peu de taille mais une forme et une taille précises, une caractéristique qui est la clé de la production de moisissures et de la production de jauge de précision. Il a très peu d'augmentation ou de réduction de taille sans perdre des formes et des tailles personnalisées, ce qui est extrêmement utile dans la fabrication de moisissures de précision et de mesure des instruments.

Processus de production de l'acier à outils à grande vitesse

La production d'acier à outils à grande vitesse implique plusieurs processus complexes visant à réaliser les propriétés mécaniques souhaitées.

Merdeuse et moulage

Au début, les matériaux de base sont fondues dans des fours à arc électrique ou à induction. Le métal fondu résultant est ensuite coulé en permanence en lingots ou en billets. Une grande attention est accordée à la distribution appropriée des éléments d'alliage dans la matrice en acier. Des éléments d'alliage sont introduits dans la matrice en acier et des soins spéciaux fournissent la distribution uniforme des éléments d'alliage.

Métallurgie de la poudre

La métallurgie en poudre (PM) est une étape importante dans la fabrication de HSS avec des propriétés améliorées sur les aciers conventionnels. Le PM est le processus de production de poudres fines par atomisation, de compactage des poudres à haute pression et de frittage à des températures élevées. PM HSS a une dureté exceptionnelle causée par une microstructure uniforme et une distribution uniforme en carbure très fine.

Traitement thermique

Le processus de chauffage suivi d'un refroidissement améliore l'acier à outils à grande vitesse en variant la dureté, la ténacité et la résistance à l'usure pour répondre aux besoins d'une application, et il s'agit d'une étape critique ((et inséparable car il s'agit d'un processus séquencé; d'abord tremper puis de tempérament)). Encore une fois, le traitement thermique est un processus clé pour optimiser les caractéristiques de performance de l'acier à outil à grande vitesse qu'il permet de la dureté, de la ténacité et de la résistance à l'usure pour être adaptée aux besoins d'applications particulières en utilisant une combinaison d'étapes de trempe et de tempérament.

Composition chimique de l'acier à outils à grande vitesse

L'acier à outils à grande vitesse (HSS) est un alliage avancé qui comprend une gamme d'éléments d'alliage importants, chacun offrant sa caractéristique à HSS. Une connaissance de base de la composition chimique de HSS est nécessaire pour comprendre comment ses propriétés se comportent et à quoi il peut être utilisé. Composition chimique de HSS pour comprendre les caractéristiques de performance et les usages du HSS

Les principaux constituants de l'acier à outils à grande vitesse comprennent le tungstène, le molybdène, le chrome, le vanadium et le cobalt. Ces éléments jouent un rôle central dans la définition des propriétés de HSS:

• Tungstène (w):Améliore la dureté et la résistance à la chaleur, contribuant de manière significative à la dureté rouge du HSS.
• Molybdène (MO):Offre des avantages similaires au tungstène mais à un coût inférieur, améliorant la ténacité et la résistance à l'usure.
• Chrome (CR):Augmente la dureté et la résistance à la corrosion, tout en améliorant la capacité de l'acier à durcir dans l'air.
• Vanadium (v):Affine la taille des grains et augmente la résistance à l'usure en formant des carbures durs.
• Cobalt (CO):Stimule la dureté et la résistance chaudes à des températures élevées, ce qui le rend idéal pour les applications de coupe à grande vitesse.

Applications de l'acier à outils à grande vitesse promensé

Acier à outils à grande vitesse promensé est réputé pour sa polyvalence dans divers secteurs industriels. Ses propriétés uniques le rendent indispensable dans de nombreuses applications où les performances dans des conditions extrêmes sont primordiales.

Outils de coupe

L'acier à outils à grande vitesse est largement utilisé dans les outils de coupe comme les bits de forage, les fraises, les alésus, les robinets et les broches. Il tiendra son bord à des températures plus élevées, permettant aux outils de durer plus longtemps, tout en effectuant de manière fiable pendant de plus longues périodes. Ainsi, le HSS devient indispensable dans les industries où l'usinage de précision est un requis. Ces propriétés font du HSS un matériau extraordinaire dans les secteurs de la fabrication qui nécessitent un travail de finition précis.

Outils de formation froids et chauds

HSS se démarque dans le domaine des outils de formation froids et chauds en raison de sa charge d'impact et de sa ténacité thermique. HSS confère la force et la stabilité dimensionnelle aux matrices et aux poinçons utilisés dans les processus d'estampage et d'extrusion. Ces fonctionnalités garantissent un travail efficace malgré les conditions de travail extrêmes.

Roulements à haute température

Le HSS a même des applications dans des machines non à grande vitesse comme les roulements à haute température, où une très bonne résistance à l'usure est nécessaire et la condition de travail est à une température relativement élevée. Parce qu'il maintient l'intégrité structurelle, c'est une bonne option pour les composants qui subissent des forces de friction importantes. En raison de sa capacité à conserver sa structure, il est idéal pour les pièces soumises à des forces de friction élevées.

Industries automobiles et aérospatiales

L'acier à outils à grande vitesse est largement utilisé dans industries automobiles et aérospatiales où les composants critiques doivent résister à beaucoup de stress et de conditions extrêmes. Les exercices HSS ont augmenté la production tout en maintenant la précision sur des périodes d'utilisation plus longues. HSS. En raison de ses excellentes propriétés mécaniques, le HSS est indispensable dans les applications aérospatiales telles que la production de lames de turbine ou d'autres processus de fabrication de composants à forte stress, où la fiabilité est requise.

En bref et simplement, la composition chimique par développement joue aux côtés d'applications générales élucidant l'importance de Promensé l'acier à outils à grande vitesse dans des champs d'application variés en restant délibérément agrandis à partir de matériaux d'application conventionnels comme les aciers en carbone ou d'autres alliages conventionnels pour maintenir l'importance industrielle pour les matériaux qui sont capables de maintenir dans des conditions de fonctionnement extrêmes tout en recevant des performances optimales en continu sur une période.