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PM-Stahl

Pulvermetallurgischer Stahl

Diese Werkstoffe sind das stahltechnologische Optimum. Durch das besondere Herstellungsverfahren erfüllt pulvermetallgischer Stahl die höchsten Ansprüche. Häufig verbessert PM-Stahl die Maschinenauslastung ganz erheblich.

Als weltweiter Distributor der führenden PM-Hersteller Crucible und Erasteel verfügen wir über eine umfangreiche Praxiserfahrung. Wir bieten Ihnen umfassende Beratung zu allen Themen der Anwendungstechnik, Wärmebehandlung und Bearbeitung. Unsere Empfehlungen zur optimalen Stahlauswahl ermöglichen Ihnen eine Steigerung Ihrer Produktivität.

Wenn Sie sich jetzt fragen, ob sich diese Vorteile auch bei Ihrem speziellen Projekt rechnen, dann kontaktieren Sie uns! Wir analysieren die Aufgabenstellung, zeigen die Lösungsalternativen bei Werkzeugstahl und beraten Sie gern.

Pulvermetallurgischer Hochleistungsstahl, PM-Gefüge
Auswirkung der gleichmäßigen Struktur auf die Schneidkante.

Konventioneller Schnellarbeitsstahl, HSS-Gefüge
Karbid-Ansammlungen an der Schneide führen zu Mikro-Ausbröckelungen bzw. Makro-Ausbrüchen.

Die Vorteile von PM Stahl

1. Legierung
Höchste Legierungslagen sind möglich, ohne negative Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften.

2. Zähigkeit
Die gleichmäßige Karbidverteilung und das Fehlen metallurgischer Defekte erhöhen die Bruchsicherheit und die Ermüdungsfestigkeit.

3. Verschleissfestigkeit
Das Karbidvolumen und die Härte der Karbide erhöhen die Widerstandsfähigkeit gegen abrasive und adhäsive Oberflächenbelastungen.

4. Schleifbarkeit
Da die kleinen globularen Karbide unterschnitten werden können, steigt die Bearbeitbarkeit.

5. Maßstabilität
Pulvermetallurgische Stähle sind frei von Seigerungen. Dies führt zu einer wesentlich höheren Maßstabilität. Die Werkzeuge benötigen weniger Nacharbeit.

6. Reinheitsgrad
Aus dem höchstmöglichen Reinheitsgrad »Ultra-Clean« resultieren eine exzellente Polierfähigkeit und herausragende Erodiereigenschaften.

Wirtschaftlichkeit PM Stahl

Die pulvermetallurgischen Hochleistungswerkstoffe sind zwar teurer. Aber oft nur auf den ersten Blick. Ein detaillierter Preis-Leistungs-Vergleich zwischen PM-Stahl und konventionellen Werkzeugstählen führt oft zu überraschenden Ergebnissen.

Anhand des Beispieles aus der Wirtschaftlichkeitsberechnung ergibt sich eine Einsparung bei Verwendung des CPM® 10V-Werkstoffes in Höhe von 12.220 €.

Beispiel Wirtschaftlichkeit   
WerkzeugSchneidmatrize 
Maschine Stanzautomat  
Produktionswerkstoff St 37
Stärke 0,5 mm
 
Seriengröße 8.000.000 Teile  
Werkzeuge aus 1.3343 CPM® 10V
Materialkosten 80 € 360 €
Werkzeugkosten total 4.000 € 4.280 €
Materialkostenanteil 2,00 % 8,41 %
Stückzahlen pro Nachschliff ca. 150.000 ca. 500.000
Anzahl der Einsätze 15 15
Kosten je Nachschliff 150 € 150 €
Kosten je Nachschliff 150 € 150 €
max. Anzahl Teile pro Werkzeug ca. 2.250.000 8.000.000
zwei weitere Werkzeuge erforderlich 8.000 € 0 €
weitere Nachschleifkosten (30 x 150 €) 4.500 € 0 €
Kosten für Seriengröße 18.750 € 6.530

Anwendungsbeispiele PM Stahl

Werkzeugtyp Produktions-
material
Werkstoff Härte HRc Leistung
Schneidstempel Cu-Be
s = 0,28 mm
1.2379
CPM® 10 V
61
62
75.000 Teile
1.500.000 Teile
(vor Nachschliff)
Sinterpressstempel
(Kalibrieren)
Sintereisen D 7
Dichte 7,1 kg/dm3
1.3207
PMCPM® 10 V
64
63
54.000 Teile
75.000 Teile
Feinschneidstempel St 52
s = 8 mm
550 MPa
1.2379
CPM® Rex M4
58
59
20.000 Teile
60.000 Teile
(vor Nachschliff)
Prägestempel St 2k
s = 1,2 mm
500 MPa
1.3343
CPM® 3V
59
59
25.000 Teile
300.000 Teile
(vor Nachschliff)
Sinterpresswerkzeug Eisenpulver Dichte
6,85 kg/dm3
1.2767
1.3207 PM
CPM® 9V
53
61
55
5.000 Teile
10.000 Teile
310.000 Teile
Stanzwerkzeug QStE 460 TM
s = 2,0 mm
800 MPa
1.2379 + TICN
ASP® 2053
61
61
150.000 Teile
500.000 Teile
(bis Nachschliff)
Feinschneidstempel 16MnCr 5
s = 4,5 mm
550 MPa
1.2379
ASP® 2005
60
60
80.000 Teile
190.000 Teile
(bis Nachschliff)

ASP-Werkstoffe – Herstellungsverfahren

Die ASP®-Werkstoffe sind durch das ESH-DVALIN™-Verfahren (Electro Slag Heating) »ultrareine« PM-Hochleistungsstähle.

Die Grundlinie des ASP®-Verfahrens: Die flüssige Stahlschmelze wird mittels Stickstoff verdüst. Das so gewonnene Pulver wird im Stahlzylinder eingekapselt, evakuiert, verschweißt und heißisostatisch gepresst. Anschließend wird der Stahl durch Schmieden und Walzen zu runder, flacher oder vierkant Abmessung geformt.

  1. Graphitelektroden zur Erhitzung des Schmelzbades und zur Konstanthaltung der Temperatur
  2. Schlackendecke
  3. Geschmolzener Stahl
  4. N2-Gas
  5. Atomisieren der Stahlschmelze mit Stickstoff
  6. Einkapselung des Pulvers in Stahlzylinder
  7. Verschweißung der Zylinder nach Avakuierung
  8. Isostatische Warmverdichtung
  9. Schmieden
  10. Walzen

ASP-Werkstoffe – Analysen

Chemische Zusammensetzungen (Richtwerte in %)

Stahl

C

Cr

Mo

W

V

Co

Lagerliste

Daten
ASP® 2005
1,5

4,0

2,5

2,5

4,0

-

Leitet Herunterladen der Datei einLagerliste

Leitet Herunterladen der Datei einASP2005
ASP® 2012
0,6

4,0

2,0

2,1

1,5

-

Leitet Herunterladen der Datei einLagerliste

Leitet Herunterladen der Datei einASP2012
ASP® 2017
0,8

4,0

3,0

3,0

1,0

8,0

Leitet Herunterladen der Datei einLagerliste

Leitet Herunterladen der Datei einASP2017
ASP® 2023
1,3

4,2

5,0

6,4

3,1

-

Leitet Herunterladen der Datei einLagerliste

Leitet Herunterladen der Datei einASP2023
ASP® 2030
1,3

4,2

5,0

6,4

3,1

8,5

Leitet Herunterladen der Datei einLagerliste

Leitet Herunterladen der Datei einASP2030
ASP® 2052
1,6

4,8

2,0

10,5

8,0

5,0
 
Leitet Herunterladen der Datei einASP2052
ASP® 2053
2,5

4,2

3,1

4,2

8,0

-

Leitet Herunterladen der Datei einLagerliste

Leitet Herunterladen der Datei einASP2053
ASP® 2055
1,69

4,0

4,6

6,3

3,2

9,0

Leitet Herunterladen der Datei einLagerliste

Leitet Herunterladen der Datei einASP2055
ASP® 2060
2,3

4,0

7,0

6,5

6,5

10,5

Leitet Herunterladen der Datei einLagerliste

Leitet Herunterladen der Datei einASP2060

ASP-Werkstoffe – Mechanische Eigenschaften

Mechanische Eigenschaften von ASP-2000-Stahl, dargestellt in einem Diagramm

CPM Werkstoffe – Herstellungsverfahren

Crucible hat sich mit der CPM®-Prozesstechnik unter anderem auf die Herstellung hochlegierter Kaltarbeitsstähle konzentriert. Diese innovativen, speziell vanadiumreich legierten, pulvermetallurgischen Werkstoffe sind weitestgehend patentiert und erfüllen höchste Leistungsansprüche.

  1. Atomisieren
  2. Pulver
  3. Filtern
  4. Füllen
  5. Kapseln
  6. Heiß isostatisches Pressen
  7. Schmieden
  8. Walzen

CPM Werkstoffe – Analysen

Chemische Zusammensetzungen (Richtwerte in %)
Stahl-
bezeichnung

C

Cr

Mo

W

V

Co

Datenblatt
CPM® 3 V 0,8 7,5 1,3 - 2,8 - Leitet Herunterladen der Datei einCPM_03V_DE
CPM® 9 V 1,9 5,2 1,3 - 9,0 - Leitet Herunterladen der Datei einCPM_09V_DE
CPM® 10 V 2,4 5,2 1,3 - 9,7 - Leitet Herunterladen der Datei einCPM_10V_DE
CPM® 15 V 3,4 5,2 1,3 - 15,0 - Leitet Herunterladen der Datei einCPM_15V_DE
CPM® 420 V 2,3 14,0 1,0 - 9,0 - Leitet Herunterladen der Datei einCPM_420V_DE
CPM® S 30 V 1,5 14,0 2,0 - 4,0 - Leitet Herunterladen der Datei einCPM_S30V_DE
CPM® Rex M4 1,4 4,2 5,2 5,5 4,0 - Leitet Herunterladen der Datei einCPM_RexM4_DE
CPM® Rex T15 1,6 4,0 - 12,0 5,0 5,0 Leitet Herunterladen der Datei einCPM_RexT15_DE
CPM® Rex 76 1,5 3,7 5,2 10,0 3,1 9,0 Leitet Herunterladen der Datei einCPM_Rex076_DE
CPM® Rex 121 3,4 4,0 5,0 10,0 9,5 9,0 Leitet Herunterladen der Datei einCPM_Rex121_DE

CPM Werkstoffe – Mechanische Eigenschaften

Mechanische Eigenschaften von CPM-Werkstoffen, Dargestellt in einem Diagramm

Tooling Alloys - USA

Zapp PM Steels | Tool Steels

Advantages of PM Steels

Main advantages of powder metallurgical high performance steels

PM – high performance steel
Positive effects of the uniform microstructure for best cutting edge stability.

Conventional high speed steel
Carbide clusters near the cutting edge produce micro- and macro-chipping.

Advantages

1. Alloys
The highest alloy levels can be achieved without any adverse effect on mechanical characteristics.

2. Toughness
The uniform distribution of carbides and absence of metallurgical defects increase security against fracture and fatigue strength.

3. Wear resistance
The volume and hardness of the carbides increase resistance to abrasive and adhesive wear.

4. Grindability
Machining ability is improved as a result of the small globular carbides.

5. Dimensional stability
Powder metallurgical steels are free of segregations. This leads to substantially improved dimensional stability. Tools require less machining and rework after heat treatment.

6. Cleanliness
Excellent polishing and EDM machining capabilities result from the highest possible degree of purity, known as »Ultra Clean«.

Economy Calculation PM Steels

It must be admitted that, at first sight, powder metallurgical high performance materials are relatively expensive. But often only at first sight. A detailed price/performance comparison between powder metallurgical and conventional tool steels often produces some surprising results.

An example of a cost-effectiveness study has revealed a saving of
$ 12220 by the use of Z-A11 PM material.

Tool Die  
Machine Stamping press  
Production material St 37 thickness
0.5 mm
 
Value of production run 8.000.000  
Steel grade 1.3343/M2 Z-A11 PM
Material costs $ 80 $ 360
Total tool costs $ 4000 $ 4280
Material cost proportion 2.00 % 8.41 %
Quantities per
regrind
approx.
150000
approx.
500000
Number of regrinds 15 15
Costs per regrind $ 150 $ 150
Max. number of parts per tool approx. 2250000 8000000
Two further tools required $ 8000 $ 0
Additional regrinding costs
(30x $ 150)
$ 4500 $ 0
Costs of production run $ 18750 $ 6530

Wear Resistant Tool Steels

Z-A11 PM
Z-A11LV PM
Z-Wear PM
D2 (ASTM A681)

High Speed Steels

Z-A11 PM
Z-A11LV PM
Z-Wear PM
D2 (ASTM A681)