Gyorsacél – Nagy teljesítményű, gyors megmunkálású acél

Wikis > Gyorsacél – Nagy teljesítményű, gyors megmunkálású acél

gyorsacél (ismert még: HSS-acél az angol High Speed Steel szavak kezdőbetűiből) olyan erősen ötvözött[1] különleges szerszámacél, amely az egyéb szerszámacélokhoz képest 5-30-szor gyorsabb megmunkálást tesz lehetővé. A gyorsacél szerszámok – összetételtől függően – akár 500-600 °C-ra is felhevülhetnek munka közben a forgácsoló él számottevő károsodása nélkül A gyorsacél szerszámok keménysége 60 HRC felett van. Rendkívüli tulajdonságait a nagyon kemény és hőálló wolfrám-karbidnak, a szemcsefinomító egyéb ötvözeteknek, továbbá a megfelelő hőkezelésnek köszönhetik.[2]

Leginkább ismert gyorsacél szerszám a csigafúró. A csigafúrókon kívül gyorsacélból (is) készülnek például: eszterga-, gyalu- és vésőkések, palást- és hosszlyukmarók, központfúrók, süllyesztők. Előszeretettel alkalmazzák automata gépek hidegalakító-térformázó és kivágó-lyukasztó szerszámainak készítésére is.

 

Története

A gyorsacélokat az 1800-as évek végén a növelt sebességű forgácsolási igények miatt fejlesztették ki. Az első hivatalosan is bejegyzett gyorsacél 1910-ben T1-jelű[3] A T1 jelű gyorsacélt a Crucible Steel Co. szabadalmaztatta.[4] A II. világháborúban a wolfrám hiánya miatt a hiányzó fémet molibdén ötvözővel helyettesítették, amely további új típusokat hozott létre. Az 1970-es évek válságai nyomán további új gyorsacéltípusok kerültek kifejlesztésre. Bár a keményfém elterjedése néhány helyről visszaszorította gyorsacélok használatát a forgácsolás terén (például esztergálás, marás) a gyorsacélok felhasználása továbbra is jelentős.

 

Kialakítás

Kisebb szerszámok tömör gyorsacélból általában köszörüléssel érik el végleges méretüket. A gyorsacéllal való takarékoskodás érdekében gyakran nem a teljes szerszámot készítik gyorsacélból, hanem csak a szerszám dolgozó részét. A szerszám befogó része általában olcsó nemesített elektroacélból (C45 vagy 42CrMo4) készül. Az ilyen szerszám két részét tompahegesztéssel rögzítik egymáshoz. Néha a keményfém váltólapkához hasonlóan cserélhető betétkéseket alkalmaznak, például marófejekben. Ismert az a megoldás is, amikor nemesített vagy betétedzett tüskére feltűzhető szerszámokat alkalmaznak, például palást- és idommarók esetében. Nagymodulú fogazószerszámok esetében (20 modul felett) felrakóhegesztést is alkalmaznak.

A gyorsacélok új nemzetközi jelölése[5] HS (High Speed = nagy sebességű)

 

Bevonatok

A gyorsacél alapanyagból készült általános célú szerszámok (például a csigafúró) kielégítően működnek hagyományos gépeknél normál forgácsolási sebességet használva. Alkalomszerű, kis és közepes szériáknál való alkalmazásuk még gazdaságosnak is mondható. Vannak azonban esetek, mikor a némileg magasabb szerszámárak ellenére a megmunkálási költségek drasztikusan csökkenthetőek.

Az 1960-as évek végén olyan új alapanyagok kerültek kifejlesztésre, amelyeket az akkoriban elterjedt szerszámokkal szinte reménytelen vállalkozás volt megmunkálni:[6] nagy volt a szakítószilárdságuk és gyakran a szerszámanyagokkal is reakcióba léptek. E tényekből eredő megmunkálási nehézségeket a bevonatos szerszámanyagok kifejlesztése oldotta meg. A bevonatolási eljárások elterjedésével a bevonatos szerszámok ára csökkent; az árcsökkenés azt eredményezte hogy az ezredforduló körül általánossá vált a hagyományos, aránylag könnyen megmunkálható fémek bevonatolt szerszámokkal való megmunkálása nemcsak a forgácsolás, hanem az egyéb anyagalakítás terén is. A bevonatok terjedése olyan mérvű, hogy az általános célú szerszámok között is megjelentek a bevonatos szerszámok. Egyszerűbb esetekben a bevonat csupán általános korrózióvédelemre szolgál.

A bevonatok kétszeresére növelik a gyorsacél szerszámanyagokkal elérhető forgácsolási sebességeket. A bevonatok keménysége 3-10-szerese a gyorsacél szerszámnak. Legismertebb a titán-nitrid és a titánkarbid bevonat[7] A bevonatok sokféleképpen készíthetőek: klasszikus eljárás a nitridálás, keménykrómozás és a fémszórás. A forgácsoló szerszámok többsége vákuumgőzöléses eljárással kapja bevonatát.