Khi gia công các tấm thép có độ dày trung bình và lớn, độ dày thường dao động từ 8 đến 60 mm, với phương pháp cán nóng là phương pháp sản xuất chính. Các vật liệu thường được sử dụng là Q235, Q345, các loại thép cường độ cao khác nhau và các loại tương tự. Để giảm thiểu các khuyết tật do cắt gây ra ở mặt cắt ngang, quá trình cắt được thực hiện ở nhiệt độ cao, thường từ 400°C đến 700°C.

Bốn thách thức cốt lõi trong việc cắt dao hạng nặng

1. Nhiệt độ cao: Khi nhiệt độ cao, mactenxit trong dụng cụ trải qua quá trình tôi luyện và phân hủy thành ferit và các cacbua lớn, làm cho chất nền trở nên mềm hơn. Ở 400°C, xementit (Fe3C) bắt đầu thô hóa và mất đi hiệu quả; kết quả là lưỡi dao mất độ cứng và bị hỏng.

2. Lớp oxit: Sự hiện diện của lớp oxit sắt trên bề mặt các tấm thép cán nóng làm tăng sự mài mòn của dụng cụ. Lưỡi cắt của dao dần bị mòn, mất đi độ sắc bén, điều này vô tình làm tăng khe hở giữa dụng cụ và vật liệu, dẫn đến hình thành các gờ cắt lớn hơn trên tấm thép.

3. Mỏi vật liệu: Độ cứng của lớp oxit trên bề mặt tấm kim loại lớn hơn đáng kể so với kim loại nền; nó giòn và dễ bị mài mòn, do đó là nguyên nhân chính gây mài mòn và hỏng dụng cụ cắt. Đồng thời, điều kiện cắt chịu chu kỳ nhiệt làm tăng tác động của mỏi vật liệu.

4. Tải trọng va đập: Khi chịu tải trọng va đập, độ dày của các tấm cán nóng thường không đồng đều, và lớp oxit giòn sẽ bị vỡ ra khi va đập, dẫn đến các đỉnh ứng suất cục bộ tại các cạnh cắt; dưới tác động của các va đập lặp đi lặp lại, các khuyết tật nhỏ ở cạnh dao cắt sẽ phát triển khiến các mảnh nhỏ của vật liệu bề mặt bong ra khỏi dao và gây ra hiện tượng sứt mẻ cạnh dao. Mục tiêu cắt cho các tấm dày.

Trong điều kiện vận hành khắt khe nêu trên, các nhà máy thép gặp phải nhiều thách thức đáng kể trong việc đạt được các tiêu chí cắt xén đã quy định:

1. Loại bỏ bavia cắt trong phạm vi

2. Sai số chiều dài của tấm kim loại sau khi cắt nằm trong khoảng cộng hoặc trừ 0,5 đến 1 mm, và đường cắt phải vuông góc.

3. Mặt cắt ngang sạch sẽ, không bị rách, sần sùi hoặc sụp mép.

4. Tuổi thọ lưỡi dao đủ để hỗ trợ sản xuất hàng loạt với tần suất thay dao thấp.

Thành phần hợp kim và hiệu năng của thép công cụ H13

Để giải quyết những vấn đề khó khăn liên quan đến việc cắt tấm thép dày, LCKNIFE đã chọn thép công cụ H13 (1.2344, 4Cr5MoSiV1) vì thành phần ưu việt của nó.

1. Cacbon (C: 0,32–0,45%): Góp phần tạo độ cứng tôi luyện và khả năng chống mài mòn cơ bản cho vật liệu; hàm lượng cacbon trung bình đảm bảo độ dẻo dai của dao mà không gây giòn.

2. Silic (Si: 0,80–1,25%): Cải thiện khả năng tôi cứng của thép làm dao và tăng cường khả năng chống oxy hóa và chống mỏi nhiệt. 3. Mangan (Mn: 0,20 đến 0,60%): Giúp tăng khả năng tôi cứng của dụng cụ.

4. Crom (Cr: 4,75–5,50%): Mang lại khả năng tôi cứng tuyệt vời, tạo thành cacbua crom và có khả năng chống oxy hóa tốt ở nhiệt độ cao trong dao.

5. Molypden (Mo: 1,10–1,75%): Ngăn chặn hiện tượng mềm hóa do tôi luyện dao cắt và đóng vai trò là nguyên tố chính cho quá trình tôi cứng thứ cấp. · Vanadi (V: 0,80 đến 1,20%): Tạo thành các cacbua VC nhỏ, ổn định trong dao cắt. Nó làm cho các hạt nhỏ hơn và giúp thép chống mài mòn ở nhiệt độ cao.

Thép khuôn dập gia công nóng H13 trong ứng dụng cắt gọt có tỷ lệ cân bằng giữa 5% Crom, 1,5% Molypden và 1% Vanadi. Thành phần hợp kim này mang lại cho dao cắt khả năng tôi cứng và chống nứt do nhiệt vượt trội. Ở nhiệt độ lên đến 600°C, dao H13 vẫn giữ được độ cứng trên 48 HRC. Khả năng chống mài mòn của dao cao hơn từ ba đến năm lần so với thép dao cắt thông thường, và độ bền va đập sau khi xử lý nhiệt có thể vượt quá Ak 50J, đạt được sự cân bằng tối ưu giữa độ cứng và khả năng chống va đập.

Những lý do chính tạo nên độ bền ở nhiệt độ cao của H13

1. Đỉnh cứng thứ cấp: Khi thép H13 được tôi, nó hình thành mactenxit có độ cứng cao; khi ram ở nhiệt độ từ 500 đến 600°C, molypden và vanadi làm cho các cacbua hợp kim nano (Mo2C và VC) kết tủa từ mactenxit bão hòa quá mức, các hạt mịn này đóng vai trò giữ chặt các ranh giới hạt và kết quả là độ cứng phục hồi hoặc thậm chí tăng lên trong khi ở các loại thép khác độ cứng lại giảm.

2. Cacbua chịu nhiệt độ cao ổn định: Cacbua vanadi (VC) có điểm nóng chảy cực cao và không có xu hướng bị thô hóa ngay cả ở 700°C; không giống như xementit thông thường (Fe3C), bắt đầu bị thô hóa ở 400°C, các hạt tăng cường H13 duy trì độ cứng của dao ở nhiệt độ dưới 400–650°C.

3. Độ ổn định của quá trình tinh luyện hạt: Cr và Mo ngăn cản sự dịch chuyển của ranh giới hạt trong dao cắt và do đó ức chế sự phát triển của hạt ở nhiệt độ cao; cấu trúc hạt mịn hơn làm tăng khả năng chống mềm hóa ở nhiệt độ cao của dụng cụ dao cắt.

4. Khả năng chống oxy hóa và khử cacbon: Sự giảm đáng kể độ cứng của dụng cụ cắt là do hiện tượng khử cacbon. Crom và silic tạo thành một lớp màng oxit dày đặc, bảo vệ bề mặt dao, giúp giảm hiện tượng cháy bề mặt và khử cacbon.

Các ứng dụng phổ biến của lưỡi dao H13

Thép công cụ H13 thường được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm luyện kim.

Các ứng dụng điển hình liên quan đến việc cắt bao gồm:

Cắt tấm thép dày, xẻ cuộn thép cán nóng, cắt theo dây chuyền, cắt kiểu cá sấu, cắt tấm thép cường độ cao, cắt lồi lõm, cắt vòng cung, máy cắt bay, máy cắt giàn, cắt phế liệu kim loại, cắt bằng xi lanh thủy lực.

Quy trình xử lý nhiệt dụng cụ cắt H13

1. Lựa chọn vật liệu: Chọn thép H13 nấu chảy lại bằng điện phân xỉ (ESR) rồi dùng phương pháp rèn để tạo hình thành các phôi dao cần thiết.

2. Ủ nhiệt: Nung nóng nguyên liệu dao đến nhiệt độ từ 860 đến 890°C và giữ trong 2 giờ; sau đó làm nguội đến nhiệt độ từ 740 đến 760°C và giữ ở nhiệt độ này trong 4 giờ; tiếp theo, làm nguội trong lò đến khoảng 500°C trước khi làm nguội bằng không khí.

3. Gia nhiệt sơ bộ: thực hiện hai giai đoạn gia nhiệt sơ bộ (ở 600–650°C và 800–850°C) trước khi làm nguội nhanh để giảm ứng suất nhiệt của dao cắt.

4. Tôi luyện: Khi chế tạo các dụng cụ ưu tiên độ bền, hãy nung nóng dao cắt đến nhiệt độ từ 1020 đến 1050°C rồi làm nguội bằng dầu cho đến khi đạt độ cứng từ 54 đến 58 HRC. Đối với các dụng cụ mà độ cứng là yếu tố chính cần quan tâm, hãy nung nóng dao cắt đến 1050-1080°C, sau đó làm nguội bằng dầu để đạt độ cứng từ 56-58 HRC.

5. Tôi luyện: ở nhiệt độ 500–530°C, độ cứng của dao là 51–54 HRC, ở 530–560°C, độ cứng là 48–52 HRC, và ở 560–580°C, độ cứng là 47–49 HRC.

6. Tôi luyện ba lần: Sau khi thực hiện hai chu kỳ tôi luyện bằng dao cắt, kiểm tra độ cứng Rockwell, sau đó thực hiện tôi luyện lần thứ ba ở nhiệt độ 550 đến 560°C để loại bỏ austenit còn sót lại và giải phóng ứng suất bên trong.

7. Xử lý bằng phương pháp đông lạnh: Việc xử lý bằng phương pháp đông lạnh dao cắt nên được thực hiện giữa giai đoạn tôi và giai đoạn ram đầu tiên để chuyển đổi austenit còn lại thành martenxit, từ đó nâng cao tính đồng nhất về cấu trúc vi mô, độ cứng và độ ổn định kích thước.

Các thông số của quy trình cắt lõi

1. Phương pháp cắt chủ yếu bao gồm cắt ngang (cắt chéo) và xẻ dọc (cắt dọc).

2. Khe hở dao cắt: Khe hở lưỡi dao (khe hở bên) được điều chỉnh linh hoạt đến khoảng 8% độ dày tấm, và khe hở lớn hơn được sử dụng trong trường hợp thép cường độ cao.

3. Góc nghiêng ngang: Góc nghiêng ngang nằm trong khoảng từ 0,5° đến 3°; đối với các tấm dày hơn và có độ bền cao hơn, cần có góc nghiêng lớn hơn để giảm lực cắt cực đại.

4. Lực cắt: Lực cắt đối với kéo cắt định cỡ hạng nặng có thể đạt giá trị cực đại từ 1000 đến 2000 kN, dẫn đến hiện tượng mỏi do va đập tuần hoàn.

5. Tốc độ dây chuyền: · Đối với các máy cắt thủy lực được sử dụng riêng lẻ, việc cấp liệu được thực hiện ở tốc độ thấp và không liên tục; đối với các thao tác cắt theo chiều dài, tốc độ dao động từ 5 đến 30 m/phút (tốc độ thấp hơn được sử dụng khi xử lý các tấm dày hơn). · 6. Điều kiện kẹp: Trong điều kiện kẹp, các xi lanh thủy lực áp suất cao sẽ kẹp chặt tấm trong suốt quá trình để ngăn tấm bị lật hoặc trượt và đảm bảo vết cắt vuông góc.

7. Tình trạng hình dạng tấm: Xử lý các bất thường như độ cong vênh, đầu/đuôi không đều và ứng suất bên trong gây ra hiện tượng biến dạng hoặc xê dịch.

Hướng dẫn bảo dưỡng dụng cụ cắt H13

1. Độ cứng phù hợp: Khi nói đến độ cứng phù hợp, LCKNIFE sẽ lựa chọn độ cứng thích hợp thu được từ quá trình xử lý nhiệt tùy thuộc vào việc có sử dụng phương pháp cắt nguội hay cắt nóng, giới hạn chảy của tấm kim loại và độ dày của tấm.

2. Làm nóng dụng cụ trước khi sử dụng: Làm nóng lưỡi cắt để đưa nhiệt độ dụng cụ về mức phù hợp với điều kiện làm việc ban đầu. Làm nóng lưỡi cắt trước khi sử dụng để tránh nứt vỡ sớm do sốc nhiệt.

3. Kiểm soát khe hở: Giữ khoảng cách giữa các lưỡi cưa ở mức phù hợp để ngăn cặn sắt bám vào các khe hở ở mép.

4. Kẹp chắc chắn: Hãy đảm bảo các tấm được kẹp chặt để giảm ma sát trượt và tránh làm trầy xước bề mặt.

5. Tối ưu hóa làm mát: Cải thiện khả năng làm mát bằng cách sử dụng dung dịch làm mát chuyên dụng trong quá trình gia công để đảm bảo bôi trơn và tản nhiệt đầy đủ và ổn định, tránh sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn gây ra hiện tượng nứt do mỏi nhiệt ở lưỡi cắt.

6. Kiểm tra độ mòn: thường xuyên mài lại các cạnh dao cắt tỉa để loại bỏ bất kỳ vết nứt nhỏ và lớp mỏi nào.

7. Chống gỉ: Để ngăn ngừa dụng cụ cắt bị gỉ, hãy thoa đều dầu chống gỉ công nghiệp khi bảo quản dao cắt.

Nhà máy sản xuất lưỡi Maanshan Lichenchuyên sản xuấtdao cắt công nghiệpCác dụng cụ và vật liệu được lựa chọn chuyên nghiệp với chất lượng cao, phù hợp với từng tình huống cắt tấm kim loại cụ thể. Các quy trình xử lý nhiệt tiên tiến, bao gồm xử lý chân không, đông lạnh và xử lý bằng bể muối, được sử dụng để tối đa hóa hiệu suất lưỡi cắt cho các ứng dụng cắt khác nhau. Kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt và tiêu chuẩn sản xuất chính xác đảm bảo rằng các dụng cụ dao này có thể được các đối tác trên toàn thế giới hoàn toàn tin tưởng.