Dobór właściwego gatunku stali narzędziowej do noża przemysłowego zależy od ciętego materiału, charakteru cięcia, geometrii i luzów maszyny oraz wymaganego przebiegu między ostrzeniami. Niewłaściwy gatunek może sprawić, że nóż zamienny będzie zużywał się, wykruszał lub odkształcał inaczej niż część pierwotna. Gatunek, obróbkę cieplną i twardość dostawy trzeba więc traktować jako odrębne elementy specyfikacji.
W skrócie: jak dobieramy gatunek stali
W większości przemysłowych zastosowań tnących wykorzystuje się trzy główne rodziny stali oraz dwa rozwiązania uzupełniające:
Stale narzędziowe do pracy na zimno (cold-work), w tym D2 / 1.2379 oraz inne gatunki dobierane do zastosowania. Karty materiałowe BÖHLER K110 i Uddeholm Sverker 21 podają wskazówki dotyczące zastosowania dla klasy D2 mniej więcej w zakresie 54–62 HRC, zależnie od warunków pracy. To zalecenia producentów stali, nie uniwersalna specyfikacja dostarczanego noża.
Stale szybkotnące (HSS), takie jak M2 / 1.3343 i M42. Zachowują twardość w podwyższonych temperaturach cięcia i stosuje się je tam, gdzie ciepło oraz ścieranie wykluczają stal do pracy na zimno.
Stale narzędziowe wytwarzane metodą metalurgii proszków (PM). Są to konkretne gatunki przeznaczone do zastosowań, w których dominuje zużycie albo stabilność krawędzi. CPM 10V / A11 i Vanadis 4 Extra należą do różnych rodzin i nie wolno traktować ich jako materiałów wymiennych.
Krawędzie tnące z węglika spiekanego (TC — tungsten carbide). Węglik zapewnia bardzo wysoką odporność na zużycie, ale jest bardziej kruchy niż stal narzędziowa. Stosuje się go wtedy, gdy warunki pracy i geometria noża uzasadniają taki kompromis.
Powłoki (TiN, TiCN, CrN, DLC). Mogą zmieniać twardość powierzchniową, tarcie, odporność na korozję i skłonność materiału do przywierania, ale nie korygują niewłaściwego gatunku bazowego ani geometrii.
Stal a zastosowanie: jak wybieramy w praktyce
Pierwotne i wtórne przetwórstwo tytoniu (primary/secondary)
Noże do krajania tytoniu (cut-rag knives), noże dolne, noże odcinające do pręta papierosowego (cut-off knives) i noże do filtrów dobiera się pod kątem stabilności krawędzi, kontrolowanej twardości oraz wymaganego przebiegu między ostrzeniami. W tej grupie często oferuje się węglik spiekany, a M2 HSS i D2 są rozwiązaniami alternatywnymi. Specyfikację dostawy trzeba uzgodnić dla konkretnej części i warunków pracy. Wymaganą geometrię i kryteria odbioru określa zatwierdzony rysunek lub specyfikacja; zużyta próbka może pokazać sposób zużycia i stan krawędzi, ale sama nie określa pierwotnego gatunku, twardości ani wymiarów nominalnych.
Papier i przetwórstwo (converting)
Noże do cięcia wzdłużnego (slitting), arkuszowania (sheeting), perforacji i gilotyn specyfikuje się pod kątem jakości krawędzi, pylenia, zaokrąglania krawędzi i ryzyka wykruszeń. Noże krążkowe i bigujące są często oferowane w D2 lub węgliku spiekanym, natomiast rodziny noży gilotynowych obejmują HSS, stale narzędziowe Cr-W-Mo, wkładki HSS i krawędzie z węglika spiekanego. Gatunek i twardość pozostają zależne od zastosowania.
Drewno — chipping, struganie, łuszczenie
Noże rębaków i canterów wymagają równowagi między odpornością na uderzenia i zużycie. A8 Modified jest uznanym gatunkiem do noży rębaków; zależnie od obciążenia stosuje się również gatunki klasy D2 oraz warianty z krawędzią z węglika spiekanego lub Stellite. Systemy typu Tersa są oferowane z nożami HSS i z litego węglika. Noże łuszczarskie i do forniru wykonuje się ze stopowych stali narzędziowych, lecz dokładny gatunek i twardość zależą od producenta oraz zastosowania.
Metal — cięcie nożycowe, wzdłużne i okrawanie (shearing, slitting, trimming)
Przy rozkroju obrotowym D2 / 1.2379 stosuje się między innymi do miedzi, aluminium, cienkiej stali walcowanej na zimno i stali nierdzewnej, natomiast HSS i węglik spiekany wybiera się do bardziej wymagających zastosowań. Gatunki noży do nożyc zależą od obciążenia: stale odporne na udar stosuje się w ciężkiej pracy na zimno, klasę D2 przy blachach średniej grubości i metalach nieżelaznych, a klasę H13 przy cięciu na gorąco.
Recykling i tworzywa
Noże do rozdrabniaczy, granulatorów i młynów trzeba dobierać z uwzględnieniem obciążeń udarowych, ściernego surowca oraz zanieczyszczeń metalowych i innych ciał obcych. Stal D2 / 1.2379 jest często stosowana w granulatorach, natomiast stale do pracy na zimno o większej udarności, takie jak DC53 i A8, wybiera się tam, gdzie dominują uderzenia. Każde oznaczenie PM trzeba oceniać jako konkretny gatunek w odniesieniu do rzeczywistego materiału wsadowego, a nie jako jedną rodzinę materiałów.
Przemysł spożywczy
Noże do zastosowań spożywczych mogą wymagać gatunków odpornych na korozję, określonego wykończenia powierzchni i dokumentacji dotyczącej kontaktu z żywnością, zdefiniowanej dla konkretnej części i rynku. Gatunku, twardości i zakresu dokumentacji nie można wywnioskować z samej marki maszyny; trzeba je potwierdzić dla zamówienia.
Co naprawdę oznacza „wysokiej jakości europejska stal narzędziowa”
Określenie „wysokiej jakości europejska stal narzędziowa” nie zastępuje oznaczenia materiału. Dział zakupów powinien porównać konkretnie wskazany gatunek, właściwą normę oraz wymagania dotyczące dokumentacji materiałowej wskazane w ofercie. Luźne określenie „odpowiednik” nie wystarcza tam, gdzie skład lub reakcja na obróbkę cieplną wpływają na właściwości części.
Jeżeli RFQ wymaga przekazania atestu hutniczego, należy wskazać to przed zamówieniem. Dostępność, typ dokumentu i identyfikatory, które mają zostać powiązane z zamówieniem, potwierdzamy wtedy w ofercie.
Co sprawdzić przy przyjęciu materiału
Zakres kontroli materiału wejściowego wynika z zamówienia i może obejmować:
Identyfikację. Sprawdzenie dostarczonego gatunku i, jeżeli jest wymagany, numeru wytopu względem zamówienia oraz dostępnej dokumentacji materiałowej.
Przegląd atestu materiałowego. Porównanie gatunku, numeru wytopu, składu chemicznego, stanu dostawy i deklarowanej normy z wymaganiem zamówienia.
Kontrolę wizualną lub wymiarową. Sprawdzenie pręta, płaskownika albo taśmy względem specyfikacji materiału wejściowego, jeżeli taki zakres przewiduje plan kontroli.
Atest hutniczy EN 10204 3.1 dotyczący materiału wejściowego może być dostępny na żądanie. Nie jest dołączany automatycznie do każdej dostawy. Wymaganie należy wskazać w RFQ, aby dostępność i zakres mogły zostać potwierdzone w ofercie.
Powłoki i węglik spiekany — kiedy warto je stosować
Powłokę lub krawędź z węglika spiekanego stosujemy, gdy sama stal nie zapewnia wymaganego przebiegu między ostrzeniami. Rozwiązania te nie kompensują niewłaściwego doboru gatunku. Typowe przypadki:
TiN / TiCN. Według przewodników dostawców powłok mogą zmniejszać tarcie i zwiększać twardość powierzchniową. Zakres zastosowania trzeba potwierdzić dla konkretnego procesu i temperatury pracy.
CrN. Dostawcy opisują ją jako powłokę odporną na korozję i odpowiednią do wybranych środowisk wilgotnych lub agresywnych.
DLC. Powłoka o bardzo niskim współczynniku tarcia, oferowana do zastosowań, w których istotne są tarcie i przywieranie materiału. Jej właściwości zależą od typu powłoki i metody badania.
Krawędź z węglika spiekanego (TC). Rozwiązanie oferowane do wybranych zastosowań o wysokim zużyciu ściernym, gdy warunki pracy nie narażają kruchego węglika na nadmierne obciążenia udarowe.
Co przesłać, by uzyskać wycenę konkretnego noża
Prosimy przesłać rysunek techniczny lub szkic wymiarowy oraz, jeśli jest dostępna, zużytą próbkę noża pracującego obecnie w maszynie. Potrzebne są również model maszyny, cięty materiał, warunki pracy linii, dotychczasowa trwałość i wymagana ilość. Rysunek określa geometrię docelową, a próbka pokazuje wykruszenia, zużycie i stan krawędzi w rzeczywistych warunkach pracy. Materiał, twardość i wymagania dotyczące dokumentacji potwierdzamy w ofercie.
Pozostałe wpisy z tej serii: jak prowadzimy halę produkcyjną, jak kontrolujemy gotowy nóż oraz co się dzieje po zgłoszeniu reklamacji.