:

Pręty ciągnione – producent prętów stalowych

Jeżeli detal ma pracować pod obciążeniem, dawać się powtarzalnie obrabiać i po nawęglaniu zachowywać twardą powierzchnię, zwykły pręt walcowany często wymaga większego naddatku i dłuższego toczenia. Pręty ciągnione z gatunku 20MnCr5 w stanie +FP +C rozwiązują ten problem, bo łączą dokładniejsze wymiary, gładką powierzchnię i bardzo dobrą skrawalność.

Stal 20MnCr5 jest przeznaczona do nawęglania, więc po właściwej obróbce uzyskuje się w niej warstwę wierzchnią o twardości roboczej 58-60 HRC, przy zachowaniu ciągliwego i zwartego rdzenia. Taki układ własności sprawdza się w częściach maszyn o średnicy do 30 mm, gdy potrzebna jest odporność na ścieranie bez pogorszenia odporności rdzenia na obciążenia zmienne.

Co odróżnia pręty ciągnione od walcowanych?

Pręt ciągniony jest dokładniejszy wymiarowo i ma lepszą powierzchnię niż pręt walcowany bez dodatkowej obróbki. Różnicę widać na tokarce, bo mniejsza chropowatość, lepsza prostoliniowość i lepsza kołowość skracają czas ustawiania oraz ograniczają naddatek.

Pręty ciągnione powstają w wyniku ciągnienia na zimno, dlatego materiał ulega zgniotowi, czyli utwardzeniu na zimno. Efekt jest prosty: wzrastają wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności, a powierzchnia staje się jaśniejsza i czystsza niż po walcowaniu.

Wybór stanu dostawy 20MnCr5

Stan dostawy dobiera się pod kątem kolejnych operacji technologicznych, a nie samego materiału wyjściowego. W przypadku 20MnCr5 najczęściej chodzi o to, czy detal ma być przede wszystkim precyzyjnie obrabiany skrawaniem, czy później intensywnie kształtowany przez kucie, walcowanie albo poddawany obróbce cieplnej.

W praktyce najczęściej wybiera się jeden z poniższych wariantów:

• ciągniony na zimno, wyżarzony ferrytyczno-perlitycznie +FP +C, gdy liczy się dokładność wymiarowa, gładka powierzchnia i stabilna obróbka skrawaniem
• walcowany bez dodatkowej obróbki, gdy przewidziano większy naddatek lub dalsze operacje mocno zmieniające przekrój
• łuszczony albo łuszczony i normalizowany, gdy priorytetem jest oczyszczona powierzchnia i uporządkowana struktura przed dalszą obróbką
• wyżarzony zmiękczająco, znormalizowany albo hartowany i odpuszczany, gdy dokumentacja wymaga określonego stanu materiału przed następnym etapem

Wyżarzanie ferrytyczno-perlityczne oznacza strukturę z ferrytu i perlitu, która zwykle sprzyja bardziej równomiernej pracy narzędzia i ułatwia uzyskanie powtarzalnego wióra.

Gdzie 20MnCr5 sprawdza się najlepiej?

Stal 20MnCr5 sprawdza się tam, gdzie powierzchnia ma być twarda, a rdzeń nie może stać się kruchy. Pręty ciągnione z tego gatunku są typowym wyborem na detale obrotowe i elementy o powierzchniach współpracujących, zwłaszcza gdy końcowy element będzie nawęglany.

W praktyce średnice pręty ciągnione często mieszczą się w zakresie od 5 do 70 mm, ale w przypadku tego gatunku szczególnie typowe są detale do 30 mm.

Najczęstsze zastosowania obejmują:

• mniejsze koła zębate, gdy odporność zębów na ścieranie decyduje o trwałości
• krzywki i wałki rozrządcze silników, gdy ważna jest twarda warstwa robocza
• sworznie tłokowe i ślimaki, gdy liczy się odporność powierzchniowa połączona z ciągliwym rdzeniem
• inne części maszyn o średnicy do 30 mm, gdy detal ma pracować pod naciskiem i tarciem

Przy takich wyrobach dobra skrawalność ma bezpośrednie znaczenie, bo skraca czas obróbki i ogranicza zużycie narzędzi.

Jakie parametry trzeba sprawdzić przed zamówieniem?

Przy zakupie prętów ciągnionych sama nazwa gatunku nie wystarcza. O tym, czy materiał sprawdzi się w produkcji, decyduje zestaw parametrów, który powinien być zgodny z rysunkiem, planowaną obróbką cieplną i sposobem mocowania na obrabiarce.

W specyfikacji najlepiej wskazać:

• gatunek 20MnCr5 oraz wymagany stan dostawy
• średnicę nominalną, długość standardową 3 lub 6 m albo długość ścisłą
• tolerancję wymiarową według PN-EN 10278, najczęściej h9 lub h11
• wymagania dotyczące powierzchni, prostoliniowości i kołowości
• planowaną obróbkę po zakupie, na przykład nawęglanie, hartowanie, odpuszczanie lub azotowanie
• odniesienie do PN-EN 10277, PN-EN 10278 oraz do wskazanych w dokumentacji powiązań z PN-EN 10084

Dla detali toczonych z małym naddatkiem różnica między h9 a h11 przekłada się bezpośrednio na ilość zbieranego materiału i czas cyklu.

Przy porównaniu z 16MnCr5 trzeba jeszcze sprawdzić różnice w zawartości manganu i chromu, bo wpływają one na zachowanie materiału w dalszej obróbce.

Ciągnienie na zimno a wytrzymałość pręta

Pręt ciągniony na zimno przechodzi przez ciągadło, czyli matrycę do ciągnienia, bez nagrzewania do temperatury walcowania. Taki zabieg kalibruje wymiar i jednocześnie wzmacnia materiał przez zgniot, dlatego okrągłe pręty ciągnione mają zwykle wyższe wartości Rm i Re niż materiał walcowany.

Wyższa wytrzymałość na rozciąganie nie jest jedyną korzyścią. Mniejsza chropowatość, lepsza prostoliniowość pręta ciągnionego i bardziej powtarzalny przekrój ułatwiają ustalenie detalu oraz zmniejszają straty materiałowe w obróbce skrawaniem.

Jak potwierdzić jakość pręta ciągnionego?

Jakość pręta ciągnionego potwierdza zgodność materiału, wymiaru i powierzchni z wymaganiami zamówienia. Przy detalach precyzyjnych trzeba sprawdzić oznaczenie gatunku, stan dostawy, klasę tolerancji, dokument materiałowy i ewentualne wymagania dotyczące kontroli wad powierzchniowych.

Pręty ciągnione przeznaczone do dokładnej obróbki powinny mieć gładką powierzchnię, zwykle wolną od zanieczyszczeń oraz od wad przekraczających 0,30 mm. Jeżeli detal będzie pracował w układzie odpowiedzialnym, warto także potwierdzić stan powierzchni badaniami prądów wirowych oraz podać w zapytaniu pełny zestaw wymagań jeszcze przed wyceną.