Slibning af værktøjer til træindustrien Stållegeringer Stållegeringer, der anvendes i træindustrien: VS = værktøjsstål CV = krom-vanadiumstål HSS = hurtigstål HSSE = højlegeret hurtigstål HM = hårdmetal Værktøjsstål Det stål, der anvendes mindst til værktøj i træindustrien, er værktøjsstål (kulstofstål). Det vil sige jern (kemisk betegnelse Fe) med kulstof (kemisk betegnelse C) som legeringselement. Kulstofindhold op til ca. 1,6% betegnes som ulegeret værktøjsstål. Værktøjsstål er udmærket til håndværktøj som f.eks. høvlejern, stemmejern mv., da det er sejt, finkornet og langspånet. Med værktøjsstål er der ingen slibeproblemer, ud over at det aldrig må slibes så varmt, at det bliver blåt. Hærdningen (hårdheden) vil da blive ødelagt. Køl værktøjet i vand, inden det bliver varmt. Hårdheden på værktøjsstål til håndværktøj, høvlejern, stemmejern mv. er ca. 60-62 HRC. Hårdheden måles let, f.eks. i et såkaldt Rockwell-apparat, hvor hårdheden bestemmes ud fra, hvor dybt man er i stand til at trykke en diamantkegle ned i det pågældende prøvestykke. Hærdetemperaturen er ca. 780-800 C, og det anløbes ved ca. 180-280 C. Anløbningstemperaturen er bestemmende for, hvor hårdt værktøjet skal være, og hvor meget varme det kan tåle, inden hårdheden aftager. Båndsavsklinger er fremstillet af værktøjsstål, men ellers anvendes værktøjsstål ikke til roterende værktøjer i træindustrien, da værktøjet ikke kan tåle megen varme, før hårdheden aftager. Værktøjsstål til båndsavsklinger Båndsavsklinger er fremstillet af værktøjsstål, og da båndsavsklingen skal være elastisk for ikke at knække, kan legeringssammensætningen være Fe (jern), C (kulstof), Si (silicium), Mn (mangan) og evt. Ni (nikkel). Hårdheden på båndsavsklinger er ca. 47 HRC. Hærdetemperaturen er ca. 780-800 C, og det anløbes ved ca. 400 C. Ved slibning af båndsavsklingen er det vigtigt, at det ikke sker med for stor tilspænding, da den tynde klinge let kan få så megen varme i overfladen af tanden, at der sker en lufthærdning af tanden. Dette vil være sket, blot den under slibningen har været rød. Hvis tanden efter slibning er blå, vil den hårde overflade let revne og give brud i klingen. Det er derfor nødvendigt, at den blå og hårde overflade bortslibes, inden klingen tages i brug. Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Slibning af værktøjer til træindustrien, side 1 af 117
Båndsavsklinger kan tåle varme op til ca. 320-400 C, før hårdheden aftager - det vil sige, at den ved drift, f.eks. ved klemning, kan tåle at blive blå, men heller ikke mere. CV-stål til rundsavsklinger CV-stål, der anvendes til rundsavsklinger, er legeret værktøjsstål. Benævnelsen SP specialstål (legeret værktøjsstål) kan også forekomme. Der er ingen standardbenævnelser fra klingefabrikanterne. CV-stål til klingefremstilling er legeret forskelligt hos de enkelte klingefabrikker. Generelt ønskes lang standtid, men klingerne udsættes for vibration, og lægning af tænderne kræver en vis sejhed, så legeringssammensætningen vil altid være et kompromis. Legeringssammensætningen kan være Fe (jern), C (kulstof), Mn (mangan), Si (silicium), Cr (krom) og V (vanadium). Skal rundsavens tænder stukkes, kan der eventuelt legeres med Ni (nikkel). Klingernes hærdetemperatur er ca. 780-800 C, og de anløbes ved ca. 400 C. Hårdheden på rundsavsklinger er 45-48 HRC. Store rundsavsklinger, som kan være udsat for stor vibration, er omkring 45 HRC. Små, tykke klinger kan være op til 48 HRC. Er rundsavsklingerne mere end 50 HRC, vil det næsten altid resultere i, at de revner ved brug. Da CV-stål er legeret og kan tåle varme op til ca. 400 C, inden hårdheden aftager, kan det tåle "et blåt øje" (brandbule), der ikke forandrer hårdheden i rundsavsklingen. Ved slibning af tænderne er det vigtigt, at slibningen ikke sker med for stor tilspænding, så de får så megen varme i overfladen af tanden, at der sker en lufthærdning af tanden. Hvis tanden bliver blå, vil den hårde overflade bevirke, at der ved vibration opstår sprækker, revner og senere brud i klingen. Er tænderne slebet blå, skal den blå og hårde overflade også slibes, inden klingen tages i brug. HSS-stål (hurtigstål) HSS-stål, der anvendes til træindustriens skærende knive, kutterjern og fræsere, er i almindelig standardudførelse legeret med højst 12% i alt af legeringsbestanddelene Co (kobolt), V (vanadium), Mo (molybdæn) og W (wolfram). Det er af stor vigtighed, at legeringselementet vil gå i kemisk forbindelse med stålet (karbiddannelse). Ikke alle legeringer er lige villige til at gå i kemisk forbindelse med stålet, men vanadium og molybdæn giver god kemisk forbindelse. Med HSS-stål er der normalt ingen slibeproblemer, og almindelige slibeskiver kan klare dette. Hærdetemperaturen på HSS-stål er ca. 1275 C, og det anløbes ved ca. 575 C. Hårdheden er 64-66 HRC. HSS-stål kan tåle varme op til 500-575 C uden at miste hårdheden. Det kan godt slibes blåt uden at tage skade, men lad alligevel være med det. Køl med vand, inden værktøjet ved slibning får så stor varme, at det bliver blåt. Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Slibning af værktøjer til træindustrien, side 2 af 117
HSSE-stål (højlegeret hurtigstål) HSSE-stål, højlegeret hurtigstål, er legeret med mere end i alt 12% af bestanddelene Co (kobolt), V (vanadium), Mo (molybdæn) og W (wolfram). F.eks. er der ofte legeret med 12 eller 18% alene af wolfram. Højlegeret HSSE-stål har længere standtid, 3-5 gange længere end almindeligt HSS-stål. Ved slibning af højlegeret HSSE-stål kan der være slibeproblemer afhængig af, hvor stærkt det er legeret. For at slibning af højlegeret HSSE-stål kan foregå tåleligt, er det en betingelse, at data på slibeskive passer til det højlegerede HSSEstål. Bornitridslibeskiven vil være meget anvendelig til slibningen i dette stål. Eksempler på højlegeret HSSE-stål: Bergstahl stål HSSE-stål med 12 eller 18% wolfram HM (hårdmetal) Hårdmetal er en pulvermetallurgisk legering: W (wolframkarbid) med Co (kobolt) som bindemiddel. Større tilsætning af Co (kobolt) giver en sejere og blødere HM-legering. Tantakarbid tilsættes desuden til de meget hårde legeringer. Wolframkarbid og kobolt males meget fint, blandes med paraffin og presses til den ønskede størrelse og form, som platterne skal have til værktøjet. Derefter sker der en forsintring (opvarmning) ved ca. 800 C. Nu har platterne samme hårdhed som kridt, og der kan let ske en mere nøjagtig forarbejdning, hvis det ønskes. Færdigsintring, der giver platterne den endelige hårdhed og styrke, sker ved ca. 1400 C. HM-platterne er nu så hårde, at det kun er silicumkarbid og diamantslibeskiver, der kan slibe i dem. I dag vil det kun være lønsomt, at slibe med diamantslibeskiver. Hårdhed på HM-platterne til træbearbejdning er fra 1300-1800 HV (Vickers). HM kan tåle varme op til 700-800 C uden at miste hårdheden. Ved slibning må det ikke slibes stort mere end håndvarmt, da det er overfladen på HM-platten, der får varmen, og dette kan give spændinger, så platten krakelerer. HM har længere standtid, 25-50 gange mere end almindeligt HSS-stål. Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Slibning af værktøjer til træindustrien, side 3 af 117
Stålkvalitet Hårdhed i Rockwell HRC Fig. 1 Tabel over hårdhed på forskellige stål og værktøjstyper Hårdhed i Vickers HV Hårdhed aftager ved ca. º Værktøjsstål (håndværktøj) 60-62 697-746 180-280 Værktøjsstål (båndsavsklinge) 47 470 320-400 CV-stål (rundsavsklinger) 45-48 450-490 400 HSS-stål (fræsere) 64-66 800-865 500-575 HSSE-stål (højlegerede fræsere) 64-66 800-865 500-600 Stellit 40-55 390-600 600-700 HM-værktøj 1300-1800 700-800 Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Slibning af værktøjer til træindustrien, side 4 af 117
Fig. 2 Legeringselementernes indflydelse på stålets egenskaber Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Slibning af værktøjer til træindustrien, side 5 af 117
Legeringer Ifølge "Werkstoffnormen Stahl und Eisen" skelnes der mellem ulegerede og legerede stål, og fastsatte normer giver nøjagtige grænser for, hvilken kategori materialet skal henregnes under. Ulegerede stål anvendes fortrinsvis som maskinstål, men findes også som legeret stål med andre legeringsstoffer end kul (C). Ulegeret stål Stål betegnes som ulegeret, hvis indholdet af: Silicium (Si) ikke overstiger 0,50% Mangan (Mn) ikke overstiger 0,80% Aluminium (Al) ikke overstiger 0,10% Titan (Ti) ikke overstiger 0,10% Kobber (Cu) ikke overstiger 0,25% Kulstofindholdet i ulegeret stål svinger mellem 0,15-0,50%, og styrken stiger med kulstofindholdet fra ca. 37-10 kp/mm 2. Som legeret betegnes tilsvarende stål, hvis indhold af ovennævnte legeringstyper overstiger de nævnte mængder eller derudover er tilsat andre legeringsstoffer med henblik på at bibringe stålet specielle egenskaber. De legerede stål opdeles igen i lavlegerede og højlegerede stål. Lavlegerede stål indeholder normalt maks. 5% af et legeringselement, medens højlegerede stål har mere end 5% tilsat (tysk norm). De forskellige legeringsstoffers kemiske betegnelser: C = kulstof Si = silicium Mn = mangan Cr = krom Ni = nikkel Mo = molybdæn W = wolfram (tungsten) Co = kobolt V = vanadium Ti = titan Ta = tantal Fe = jern Inden valg af slibeskive må der tages hensyn til legeringssammensætningen på værktøjet. Konstruktionsstål og simple værktøjsstål Uhærdede kulstofstål Kulstofstål består af teoretisk jern med et kulstofindhold op til ca. 1,8%. Uhærdede kulstofstål er opbygget af følgende strukturbestanddele: Maskinsnedkerfagets efteruddannelseskompendie - Slibning af værktøjer til træindustrien, side 6 af 117