Ochrana proti opotřebení pro kovářské nástroje

Na kovářských nástrojích jako zápustky, vložky zápustek a profilové matrice se vyskytují vysoké cyklické teploty při současném tlakovém namáhání. Každý kovářský zdvih znamená teplotní změnu na povrchu nástroje a zároveň extrémní mechanické zatížení. Tato kombinace vytváří tepelná pnutí, která mohou vést k opotřebení povrchu nástroje a prasklinám.

Obzvláště náchylné k opotřebení jsou zápustky a vložky zápustek, poloviny zápustek, předkovací a dokovací zápustky. K nim přistupují profilové matrice, kalibrační vložky, děrovací trny a lisovací trny, jakož i střižné nože, tepelné nůžky a odvolávky třísek. Všechny tyto kovářské nástroje jsou při zápustkovém kování po celou dobu dlouhých výrobních sérií vystaveny extrémnímu namáhání.

Zápustky a kovářské nástroje se opravují svařováním s tažnými a žáruvzdornými tvrdými přídavnými materiály. Materiál je cíleně nanesen na opotřebené funkční plochy, poté přiveden přesným dořezáváním zpět na jmenovitý rozměr. Vložky zápustek, profilové matrice a střižné nože tak lze několikrát renovovat, namísto jejich výměny.

Kritické je chybějící nebo nedostatečné tepelné zpracování před a po svařování. Bez řízeného předehřevu a pomalého ochlazování výrazně roste riziko vzniku prasklin vlivem tepelných pnutí — zvláště u masivních zápustek a polovin zápustek. I u žáruvzdorných slitin vedou nesprávné vedení tepla a nevhodné svářecí parametry k horkým trhlinám a deformaci.

Prasklinám a deformacím na zápustkách se zabraňuje předehřevem a pomalým ochlazováním. Přizpůsobené tepelné zpracování před a po svařování snižuje tepelná pnutí, vhodná stavba vrstev zabraňuje horkým trhlinám v nanesené vrstvě. U velkých kovářských nástrojů rozhoduje vedení tepla o pozdější rozměrové přesnosti a životnosti.

Pro kovářské nástroje jsou vhodné žáruvzdorné a houževnaté slitiny, které trvale odolávají cyklickým teplotám a tlakovému namáhání při zápustkovém kování. Volba materiálu se řídí základním materiálem, kovaným dílcem a zatížením na konkrétním dílu. Na silně namáhaných funkčních plochách se kombinují tažné tlumicí vrstvy s žáruvzdornými tvrdými přídavnými materiály.

Životnost zápustek se zvyšuje cílenými navarovacími vrstvami na nejsilněji namáhaných zónách. Žáruvzdorné a houževnaté slitiny se nanášejí přesně tam, kde opotřebení povrchu nástroje působí nejintenzivněji — na graváže, kalibrační vložky a hrany razníků. Tím lze výrazně zvýšit počet dílů vyrobených jedním nástrojem.

Typickými vadami při svařování kovářských nástrojů jsou horké trhliny a deformace. Horké trhliny vznikají příliš rychlým ochlazováním nebo nevhodnou slitinou, deformace nerovnoměrným přívodem tepla u masivních zápustek nebo polovin zápustek. Obě vady snižují rozměrovou přesnost a musí být aktivně předcházeny řízeným vedením tepla.

Kvalita je zajišťována zkušenostmi a přísnou kontrolou procesu. Čistá příprava svářecí zóny, vhodné žáruvzdorné slitiny, definované parametry předehřevu a ochlazování a přizpůsobená stavba vrstev tvoří základ. Právě při zápustkovém kování, kde jsou náklady na nástroje a počty kusů vysoké, rozhoduje kontrola procesu o ekonomičnosti opravy.

Rozměrová přesnost je zachována přesným dořezáváním. Po navarovacím svařování jsou zápustky, vložky zápustek a profilové matrice mechanicky přivedeny zpět na jmenovitý rozměr — nejčastěji frézováním, broušením nebo erozí. Funkční plochy, graváže a kalibrační zóny tak lze obnovit s reprodukovatelnou přesností.