Volba nástrojové oceli pro lisovací a střižné nástroje rozhoduje o jejich životnosti, stabilitě výroby a celkových nákladech na údržbu. Nesprávný materiál vede k praskání hran, rychlému opotřebení nebo deformacím při tepelném zpracování, zatímco kvalitní volba zajišťuje dlouhou životnost a předvídatelné chování pod zatížením. Tento průvodce pomůže technologům, nákupčím i majitelům firem pochopit klíčové principy výběru.
Co je nástrojová ocel
Nástrojová ocel je speciálně legovaná ocel navržená pro výrobu nástrojů vystavených extrémnímu mechanickému zatížení, tlaku, tření nebo teplotám.
Typické použití zahrnuje:
-
Lisovací nástroje a matrice pro tváření plechů.
-
Střižníky, nože a razníky pro řezání materiálů.
-
Tvářecí nástroje pro deformaci za studena nebo tepla.
-
Formy na plasty, pryž a tlakové lití.
-
Průmyslové nože a brousky pro kontinuální provoz.
Tyto aplikace vyžadují kombinaci vysoké tvrdosti (nad 55 HRC), houževnatosti proti rázu a odolnosti proti opotřebení, což standardní konstrukční oceli nedokážou splnit.
Rozdíl mezi prací za studena a za tepla
Klíčová otázka při výběru: Bude nástroj pracovat za běžné teploty (do 200 °C) nebo za vyšších teplot (nad 200 °C)? Tento parametr určuje skupinu oceli a její legující prvky.
Nástrojové oceli pro práci za studena
Tyto oceli (např. skupina D, O, A) slouží pro stříhání, lisování a tváření za pokojové teploty. Klíčové vlastnosti:
-
Vysoká tvrdost 58–64 HRC po kalení.
-
Výborná odolnost proti otěru díky karbidům chromu nebo wolframu.
-
Dostatečná houževnatost proti rázovému zatížení.
Typické riziko: Při špatné volbě dochází k vylamování hran nebo adhezivnímu opotřebení při střihu hustých materiálů.
Nástrojové oceli pro práci za tepla
Pro tváření za teplot 300–650 °C (např. skupina H jako H13). Musí odolávat:
-
Teplotním šokům při cyklickém zahřívání.
-
Měknutí a popouštění tvrdosti nad 500 °C.
-
Únavě materiálu po tisících cyklů.
Špatná volba (např. ocel za studena) vede k rychlé ztrátě tvrdosti a nutnosti častého výměny.
| Parametr | Oceli za studena (D2, O1, A2) | Oceli za tepla (H13, H11) |
|---|---|---|
| Tvrdost (HRC) | 58–64 | 46–52 při 500 °C |
| Teplotní odolnost | Do 200 °C | Do 650 °C |
| Houževnatost | Střední proti rázu | Vysoká proti šokům |
| Karbidy | Chrom, wolfram (opotrebení) | Molybden (teplo) |
Tvrdost vs. houževnatost
Tvrdost (HRC) zajišťuje odolnost proti otěru, zatímco houževnatost odolává prasknutí pod rázem – ideální rovnováha závisí na aplikaci.
Vyšší tvrdost snižuje houževnatost: Materiál odoluje tření, ale je křehčí. Pro střižníky tlustých plechů volte materiály s 56–60 HRC; pro rychlé razníky vyšší houževnatost (S7 skupina).
Správná volba závisí na:
-
Tloušťce stříhaného materiálu (hustší = vyšší houževnatost).
-
Počtu zdvihů za směnu (miliony = priorita opotřebení).
-
Typu stroje (hydraulický lis vs. excenter).
-
Požadované životnosti (10 000+ kusů).
Význam tepelného zpracování
Kvalitní tepelné zpracování (kalení, popouštění) transformuje ocel na funkční nástroj – ovlivňuje tvrdost, rozměrovou stabilitu a vnitřní pnutí.
Důležité body:
-
Přídavek na broušení po kalení: 0,2–0,5 mm kvůli deformacím.
-
U přesně broušených polotovarů je tolerance ±0,05 mm už zajištěna, což minimalizuje rizika.
-
Odolnost proti praskání: Správné popouštění na 520–560 °C pro houževnatost.
Špatné tepelné zpracování zkracuje životnost o 50%.
Odolnost proti opotřebení
V lisovacích nástrojích dochází k adhezi, abrazivnímu otěru nebo galvnickému opotřebení – legující prvky (Cr, V, W, Mo) tvoří karbidy pro ochranu.
Výhody vyšší odolnosti:
-
Delší intervaly mezi přebroušením (o 30–50%).
-
Stabilní kvalita střihu bez otřepů.
-
Nižší výrobní náklady na servis.
Např. D2 ocel (12% Cr) dosahuje 60 HRC s minimálním otěrem.
Rozměrová stabilita při obrábéení
Nástrojové oceli mají vnitřní pnutí z válcování – po frézování dochází k deformacím. Řešení:
-
Kvalitní polotovary s kontrolovanou strukturou.
-
Přesně broušené bloky pro rovinnost 0,02 mm/100 mm.
-
Technologický postup: Symetrické obrábění, destresování.
Stabilita šetří čas na korekce a zvyšuje přesnost montáže.
Typické chyby při výběru oceli
Časté pasti v praxi:
-
Volba podle ceny místo specifikací (levná ocel selže rychle).
-
Kopírování materiálu z jiné aplikace bez analýzy zatížení.
-
Podcenění tepelného zpracování u subdodavatele.
-
Nedostatečný přídavek na broušení (deformace po kalení).
Tyto chyby zkracují životnost o 20–50% a zvyšují náklady.
Kdy konzultovat s dodavatelem
Konzultace s specialistou na nástrojové oceli je klíčová při:
-
Vývoji nového nástroje s nestandardními parametry.
-
Přechodu na dražší ocel pro vyšší životnost.
-
Opakovaných problémech (praskání, opotřebení).
-
Požadavcích na >1 milion zdvihů.
Dodavatel poskytne data z praxe a doporučí jakost (např. 1.2379 pro lisování).
Význam přesně broušených polotovarů
Pro nástrojaře jsou broušené polotovary ideální, protože:
-
Drží tolerance ±0,05 mm bez dalšího srovnávání.
-
Mají rovinné plochy připravené pro EDM/WEDM.
-
Minimalizují hrubování a ušetří 20–30% času.
Tento materiál zrychluje výrobu a snižuje riziko vad.
Materiál jako základ spolehlivosti
Kvalitní nástrojová ocel zvyšuje:
-
Životnost nástroje o 50–100%.
-
Kvalitu výroby díky konzistentnímu střihu.
-
Stabilní produkci bez nečekaných zastávek.
-
Předvídatelnost servisů a nižší TCO.
Volba není jen technická – ovlivňuje ekonomiku celé firmy.