Kobaltove zlitine v lesni industriji
Cobalt-base Alloys in Wood Cutting Industry
J. Rodič, K. Habijan, J. Dolenc, A. Jagodic, MIL-PP d.o.o. Ljubljana, Lepi pot 11, 61000 Ljubljana
A. Rodič, Inštitut za kovinske materiale in tehnologije, Lepi pot 11, 61000 Ljubljana
Nanašanje kobaltovih zlitin - stelitov na zobe žag izboljša rezalno sposobnost in podaljšuje vzdržljivost žag. Za ste Utiranje žag v lesni industriji se uporabljata dve specialni tehniki. Značilnost prve je nataljevanje konice zob v kokili, druge pa uporovno navarjanje oblikovanih delcev na zobe. Pri prvi se uporabljajo drobne palice okroglih presekov, pri drugi pa palice nekonvencionalnih presekov.
Na osnovi izkušenj s stelitiranimi žagami se vse bolj uveljavlja tudi nanašanje stelitov na rezilne in obrabi izpostavljene dele industrijskih nožev, orodij in konstrukcijskih delov. Izvirna novost je nova alternativna tehnologija horizontalnega kontinuirnega litja in zgoščevanja palic posebnih presekov, kakršne so se doslej izdelovale samo s tehnologijo prahov.
"HKL-HIP FORMMILITI"(to je blagovna znamka MIL-PP d.o.o., LJUBLJANA) predstavljajo cenejšo alternativo in dopolnitev poznanega asortimenta "PM FORMSTELITOV" firme DELORO.
FORMMILIT-i so vzbudili zanimanje na evropskem tržišču in predstavljajo del celovite ponudbe domače proizvodnje kobaltovih zlitin - stelitov za domače potrebe in za izvoz.
Ključne besede: kobaltove zlitine, kontinuirno litje palic, lesna industrija, žaganje lesa, stelitiranje, žage, industrijski noži
Beneficial effects of saw teeth tipping with cobalt base alloys - stellites are improving cutting ability and lifetime of saws in wood cutting industry. There are two special technics knownfor stellite tipping ofsaws. Characteristic of the first is melting of ste 11 i te in the mould embracing the tooth and characteristic of the second is resistance welding of preformed piece on the tip oftooth. For the first one thin round rods and for the second one rods of nonconventional sections are used.
Good experience with stellite tipping of saws could be successfully appliedfor the development of stellite deposition on industrial knives, tools and constructional parts to improve cutting ability, abrasive resistance and lifetime.
An original novelty represents the development of the new alternative technology of horizontal continuous casting and thermal compacting in the production of formstellite-rods, which were until now produced only with powder technology.
"HCC-HIP FORMMILITES " (trade mark of MIL-PP d. o. o., LJUBLJANA) represent an eco-nomic alternative and a supplement to the known assortment of "PM-FORMSTELLITES" (produced by DELORO).
FORMMILITES have created particular interest on the european marke t and perform an important part in the complete offer of domestic production of cobalt base alloysfor domestic needs and export.
Key words: cobalt based alloys, continuous casting of rods, wood industry, woodcutting, stellite-tippmg, saws, industrial knives
1	Uvod
Na 44. posvetovanju o materialih in kovinskih gradivih (6-8. oktobra 1993 v Portorožu) so bili predstavljeni raziskovalno razvojni dosežki ob zaključevanju projekta KOBALTOVE ZUTINE V LESNI INDUSTRIJI, ki ga je MZT sofinanciralo v letih 1992 - 1993 iz sredstev inovacijskega sklada in obsega
I.	del: STEUTIRANJE ŽAG IN TEHNOLOŠKO-INOVA-TIVNI RAZVOJNI PROGRAM Z ASORTIMENTOM NOVIH PROIZVODOV "FORMMILITI''.
Kot logično nadaljevanjedosedanjega uspešnega razvoja so bile v predstavitev vključene tudi priprave za
II.	del: STEUTIRANJE INDUSTRIJSKIH NOŽEV IN ORODIJ,
pri čemer so se v pripravah in načrtovanju razvoja s predpoizkusi dosedanjim izvajalcem priključili še sodelavci naslednjih podjetij: SIKO ŽJ d.o.o. Jesenice, SŽ NOŽI RAVNE d o.o.,COMMERSALD S.p. A. - Italija, ROSCO GmbH - Avstrija, HETTIGER SCHWEISSTECHNIK -Nemčija.
Ta dnigi del odpira povsem novo področje inovativne tehnologije, ki bo preseglo sam okvir stelitiranja in lesne industrije tako, da obeta še mnogo večje učinke z razvojem novih tehnologij in uporabo novih namensko razvitih materialov.
O zasnovi celotnega projekta, o poteku dvoletnega programa, o dosedanjih ugotovitvah in inovativnih dosežkih smo že dokaj izčrpno poročali1'2'3.
Projekt "STELITIRANJEŽAG" je kot prvidel okvirnega projekta uspešno zaključen, zato se bomo v nadaljnjem omejili le na povzetek, oceno rezultatov m inovativnih dosežkov ter na nekaj ključnih ugotovitev, pomembnih za nadaljnje usmeritve razvoja na specifičnem interdisciplinarnem področju.
Povzetek in predstavitve že prepletajo dopolnitve s predlogi nadaljevanja projekta pod naslovom "STELI-TIRTNJE INDUSTRIJSKIH NOŽEV IN ORODIJ". V tem podprojektu lahko zelo racionalno uporabimo, prilagodimo in optimiramo dosedanje ugotovitve in dosežke ter jih seveda dopolnimo z novim inovativnim programom.
2	Pomen stelitiranja žag
Ob načrtovanju projekta napovedane in pričakovane prednosti uporabe stelitiranih žag v primerjavi s standardnimi jeklenimi in trdokovinskimi' so bile z rezultati preizkušanja dokazane in neizpodbitno utemeljene. Te prednosti so naslednje
-	povečana rezna zmogljivost
-	večja produktivnost žaganja
-	zmanjšanje zastojev
-	boljša natančnost reza
-	tanjši rez in boljši izplen lesa
-	manjša občutij ivost in lažje popravljanje poškodovanih zob
-	zmanjšanje porabe energije
-	splošno zmanjšanje proizvodnih stroškov in izboljšanje kakovosti ter zanesljivosti
-	omogočanje rezanja pri najtežjih pogojih
Vse te prednosti so vezane na stelitiran zob žage, ki je predstavljal osrednji predmet raziskovalnega projekta1.
Vse izkušnje zbrane pri stelitiranju žag dovoljujejo utemeljeno sklepanje o lastnostih, uporabnosti in določenih prednostih stelitiranja nožev in orodij, zato so tehnike stelitiranja prepletene tudi s temi proizvodi.
3 Tehnike stelitiranja
Obloga konice zoba ali nanos na rezilni del noža oziroma orodja s posebno kobaltovo zlitino, odporno proti obrabi tudi pri povišan i temperaturi, omogoča bistveno izboljšanje rezne sposobnosti rezilnega roba in podaljšanje vzdržljivosti.
Stelitiranje je posebno priporočljivo pri žaganju, rezanju ali obdelavi svežega lesa, ki zahteva dobro korozijsko obstojnost rezalnega orodja.
Obvladovanje tehnike stelitiranja nam odpira tudi področja uporabe drugih materialov.
Vse različne tehnike stelitiranja smo poskušali razvrstiti v štiri značilne skupine, kijih vnadaljevanju kratko predstavljamo. Posamezne tehnike smo že podrobneje opisali1'2 in jih samo za primerjavo predstavljamo, nekoliko več podrobnosti pa podajamo pri novostih, ki naj bi bile predmet nadaljevanja razvojnih raziskav.
Tehnika stelitiranja A predstavlja nataljevanje zob vkokili. Poznana je pod imenom ALLIGATOR-VOLLM-ER in že podrobno opisana1,2-3.
Nataljevanje stelita v kalupu daje obliko zoba Stranske ploskve brusimo samo na novo stelitiranem zobu, cepilni kot brusimo pri vsakem ostrenju, od časa do časa pa prebnisimo tudi prosti kot.
Tehnika stelitiranja B predstavlja novost v našem razvoju in predmet raziskovalno-razvojnega programa v naslednjem drugem delu projekta. Zato je opis nekoliko podrobnejši z zasnovo tipizacije in cilji.
Posebej na j omenimo, da bi bilo mogoče z optimiran-jem tipizacije stelitiranih polizdelkov močno racionalizirati proizvodnjo m skrajšati dobavne roke, ker bi dolge stelitirane polizdelke držali na minimalni zalogi in jih po potrebi rezali na dolžino in obdelovali na mero.
stelitirani noži nadomeščajo compound-nože in	J. Rodič: Kobaltove zlitine v lesni industriji
consko toplotno obdelane nože. nosilni del je mikrolegirana pločevina. stelitirani noži ne potrebujejo nikakršne toplotne obdelave'
STELITIRANI POLIZDELKI
Tip 1: STELIT—COMPOUND
'I

B
■ STELIT KONSTRUKCIJSKO JEKLO
H.. = 30, 35 S.. = 2 i 3 K>_ - 10 t 15
B - dolžina je inogokratnik izdelkov
-	razne vrste skobelnikov
-	profilirani noži
-	posebne vrste nožev
Tip H: SUROVCI
Z NAVARJENIM ŠTELITOM
Ih
U
B
J —i s
-STELIT
-KONSTRUKCIJSKO JEKLO
H..	= 30 v 300 (blankete 55 in 70) S.. = 3 - <> - 5 - 10 - 20
I.	= 18, 33 i ti po dogovoru d„ = 1,5 t 4 po dogovoru
El« = doliina je snogokratriik izdelkov
-	standardne steliti rane blankete
-	razni profilirani noži .- sekirostroj noži
-	drugi industrijski noži
Tip 3: STELITIRANA ORODJA
čemer je tehnika znana pod imenom PTA (Plasma Trans-ferred Are)5 6-7. Ta tehnika navarjanja je automatizirana ali celo robotizirana za najzahtevnejše uporabe.
Uporablja se za dolge nože in orodja posebnih oblik, pri čemer je odločilnega pomena zanesljiva enakomernost neprekinjenega nanašanja in zagotavljanje minimalnih deformacij . Tipično področje, na katerem že imamo nekaj dragocenih izkušenj, predstavljajo noži za furnir in pritisne letve, dolžine tudi nad 5 m.
Poleg stelitnih prahov se za druge nože in orodja uporabljajo tudi druge vrste prahov.
Opravljeni poizkusi so dali obetajoče ugotovitve za nadaljnji razvoj.
Shema t: Navarjanje stelitov na nože s TIG ali plazmo - palice
Figure 1: Stellite deposition on the knives with TIG or with PLASMA technic - rods
Namesto dragih orodnih jekel bi za osnovni material uporabljali krojeno mikrolegirano pločevino ali nele-girana kovana in valjana jekla.
Najpomembnejša prednost pa je, da odpade zelo zahtevna toplotna obdelava in, da je možna obdelava vpe-njalnih delov, ko je rezilni del že končan in s tem je mogoče brez težav zagotavljati boljšo točnost.
Uporaba je samo nakazana, številna posebna orodja pa nakazujejo možnosti racionalizacije tehnologije v nadaljnjem razvoju.
Tehnika stelitiranja C, ki predstavlja uporovno navarjanje stelitov, je bila podrobneje opisana1-2 kot tehnika ISELI in v zvezi z razvojem stelitiranih palic nekonven-cionalnih3, t.j. trapeznih ali paralelogramskih presekov pod imenom FORMMILITI, v povezavi s kompaktiran-jem po HIP postopku8.
Pri stelitiranju zob na žagah trapezne formmilite podajamo z vrha, paralelogramske pa od strani.
Tehnika stelitiranja D predstavlja nanašanje stelitnih prahov na delovno površino orodja s plazmo, pri
OSTRO
TOPO
NAVADNA JEKLENA ŽAGA
TRDOKOVINSKA ŽAGA Ul-karbid tvori rezalne robove Co-osnova se pri koroziji "izpira")
ŠTELI T IRANA ŽAGA Diagrami prikazujejo meritve otopitev na zobu žage
Shema 2: Značilnosti otopitve zob Figure 2: Characteristics of teeth dulling
4 Materiali, potrebni za stelitiranje,osvojeni za domačo
proizvodnjo in izvoz
Za tehniko stelitiranja pod A in B naj bodo stelitne palice čim tanjše. Glede na tehnološke možnosti je standardna dimenzija stelitnih palic O 3,2 mm x 2000 - 4000 mm, za tehniko pod B pa tudi O 4 mm poljubnih dolžin.
MII^PP dobavlja te proizvode v kvalitetah MILFOR 12, MILIT 12 in MILIT 6.
Letni izvoz teh palic je ob zaključku prvega dela razvojnega projekta že presegel 5 t.
Za tehniko stelitiranja pod C se uporabljajo HKL palice stelitov O 4 mm, O 5 mm, O 6 mm, O 6,4 mm.
Za ISELI-tehniko stelitiranja je mnogo bolj utemeljena uporaba formstelitov izdelanih po PM- ali pa po alternativni HKL-tehnologiji. V obeh izvedbah so palice kom-paktirane.
Za tehniko stelitiranja pod D se uporablja prah stehta z granulacijo 65-150 |im
IMT in MIL-PP sta že izdelala in v sodelovanju s tujimi partnerji preizkusila probne količine vodno atomiziranega prahu MILFOR 12, kije dal pri poizkusnem navarjanju sekirostroj-nožev zadovoljive rezultate. V nadaljnjem programu predlaganega projekta bodo opravljene sistematične raziskave, za kar so že pripravljeni surovci osnovnega materiala in tudi potrebna količina prahu MILFOR 12.
Povzetek s pregledom potrebnih materialov, ki so že vsi na razpolago iz domače proizvodnje, podaja naslednja
tabela:
TEHNIKA	POTREBNI MATERIALI
A in B	PALICE STELITOV MILFOR 12, MILIT 12, MILIT 6 O 3,2 mm in O 4 mm DOLŽINE 2 m ali 4 m
C	PALICE STELHOV MILFOR 12 TUDI KOMPAKTIRANE O 4 mm, <3? 5 mm, O 6 mm, O 6,4 mm FORMMILITI - KOMPAKTIRANI MILLES 12-NORMAL IN MILFOR 12-HARD TRAPEZ IN PARALELOGRAM T 3,0 T 3,4 T 3,8 T 4,8 T 5,8 P 5,0 P 6,5
D	PRAHOVI GRANULACDE 65 - 150 ^m PRAH MILFOR 12 IZDELAN NA IMT JE DAL DOBRE REZULTATE
5 Tehnologija "HKL" za litje drobnih palic okroglih in nekonvencionalnih presekov
Osnovna tehnologija horizontalnega kontinuirnega litja (HKL) stelitnih zlitin je bila v preteklih dveh letih dobro vpeljana in standardizirana.
Glede na to, da so za posamezne tehnike stelitiranja potrebne specifične dimenzije, oblike in kakovostne karakteristike stelitnih palic, seje izkazala potreba za
-	optimiranje obstoječe HKL tehnologije m
-	inovativni razvoj tehnologije za novi asortiment proizvodov pod imenom "FORMMILITI", pri čemer je vključeno tudi industrij sko kompaktiranje s HIP postopkom8.
OPTIMIRANJE TEHNOLOGIJE:
Za navarjanje s taljenjem stelitov se uporabljajo čim tanjše palice, katerih proizvodnja zahteva obvladovanje številnih parametrov horizontalnega kontinuirnega litja, od katerih so odvisni pogoji strjevanja. O raziskavah strjevanja in obvladovanju številnih parametrov smo že poročali na posvetovanju v Portorožu 19923.
Na MIL-PP je uspelo uliti nekaj vzorcev HKL žic v zelo zanimivi dimenzij i O 2,5 mm, vendar seje izkazalo, da pri tako drobnih palicah ni mogoče zagotoviti ustrezne uspešnosti litja, zato še vedno ostaja najmanjša HKL dimenzija O 3,2 mm.
INOVATIVNI RAZVOJ:
Za proizvodnjo palic, ki se uporabljajo v tehniki uporovnega navarjanja delcev smo:
-	razvili in osvojili novo alternativno tehnologijo horizontalnega kontinuirnega litja nekonvencionalnih presekov, pri čemer je MIL-PP doslej na svetovnem tržišču edini dobavitelj litih form- stelitov
-	z mednarodno kooperacijo zagotovili tudi možnost dobave litih in kompaktiranih palic raznih presekov dolžine lm.
Tudi o formmilitih in kompaktiranju smo že poročali3, ob zaključku projekta pa lahko trdimo, da obvladujemo celotni asortiman, kar smo dosegli po večstopenjskem prilagajanju zahtevam trga. Danes je asortiment standardiziran m doseženi so prvi uspehi plasmaja na tržišču, ki dokaj zadržano in nezaupljivo sprejema novosti.
Rontgenski posnetki palic8 izredne proizvodnje MIL-PP dokazujejo, da HIP-anje pod določenimi pogoji zanesljivo zagotavlja popolno kompaktnost in zapre vse mikrol-unkerje in mikroporoznost, kar je za uporabo teh proizvodov izredno pomembno!
Za potrebe HIP-anja formmilitov dolžme 1 m se moamo posluževati inozemskih kooperacij, saj sta nam doslej v Evropi poznana m dostopna samo dva centra s HIP napravami ustreznih možnosti.
' HKL-HIP FORM-AULITI'' iz proizvodnega programa MIL-PP d.o.o. nudijo uporabnikom cenejšo alternativo in dopolnitevponudbe "PM-FORM-STELITOV'' iz programa firme DELORO.
Po tehnološko osvojenem programu moramo le ugotoviti, da je uveljavljanje HKL-HIP FORM-MILITOV na tržišču še v začetni fazi in zaneslj ive perspektive še niso povsem določene.
6	Značilnosti otopitve rezalnega roba
S preiskavo obrabljenih zob na žagah je bila ugotovljena bistvena razlika v mehanizmu obrabe rezalnega roba med jeklenimi in trdokovinskimi zobmi1. V toku projekta smo s praktičnimi poizkusi lahko potrdili, da je mehanizem obrabe stelitiranih zob podoben tistemu, kije značilen za jeklene zobe, le daje odpornost proti obrabi pri stelitiranih zobeh precej boljša. Prej objavljeno primerjalno shemo1 dopolnjujemo s stelitirano žago.(shema 2)
Nekaj uvodnih preiskav je potrdilo, da je ta primejalna shema mehanizmov dobro uporabna tudi pri primerjalnih ocenah obrabe stelitiranih industrijskih nožev in orodij.
Za kvantitativno merjenje otopitve rezalnih robov je mogoče tudi pri stelitiranih industrijskih nožih in drugih rezalnih orodjih uporabljati enako metodo kot pri žagah1. Namesto primerjav z dolžino reza je možno vrednotenje s številom rezov do določene stopnje otopitve.(slika 3)
7	"HKL-HIP FORM-MILITI" v proizvodnem programu MIL.PP d.o.o.
Uporaba formmilitov omogoča
-	prihranek pri porabi stelitov
-	do 60% krajši čas brušenja
-	manjšo porabo brusnih plošč
Zato je kljub višji ceni ekonomsko močno utemeljena!
8	Sklep
Žage, stelitirane po kakršni koli tehnologij i, imajo pomembne prednosti v primerjavi z navadnimi jeklenimi in tudi s trdokovinskimi. To velja posebno pri rezanju svežega lesa in pri tenkih rezih. Rezanje exotov pa večinoma z navadno žago sploh ni mogoče.
Pri načinu otopitve zoba ima velik pomen korozijska odpornost zlitine same in spoja z osnovo.
Kislinski extrakti svežega lesa napadajo kobalt v osnovni masi trdih kovin in s tem poslabšajo odpornost proti izpadanju vvolframovih karbidov. Način obrabe odločilno vpliva na vzdržlj ivost. Te znane ugotovitve, ki so osnova za uveljavitev stelitiranja žag in orodij, v napredni lesni industriji, so bile v projektu samo neizpodbitno potrjene.
Najpomembnejši dosežek projekta je razvoj proizvodnje celotnega potrebnega asortimenta materialov za domače potrebe in za izvoz, ob pomembnem inovativnem dosežku razvoja HKL-FORM-MIUTOV. Prvi rezultati sistematičnega vzpodbujanja kažejo, da se bo stelitiranje tudi pri nas hitro uveljavilo.
9	Literatura
1	Rodič J.: Kobaltove zlitine v lesni mdustriji / Cobalt Base Alloys in Woodcuttuig Industry; Železarski zbornik 25 (1991) št 4, str. 127-138
2	Rodič J.: Proizvodnja kobaltovih zlitin za napredno tehnologijo stelitiranja žaginih listov / Production of Co-balt-base Alloys for Advanced Technology in Stellite-tipping of Saws; LES 44 (1992) 5-6 str. 189-195,202.
3	Rodič J., K. Habijan, A. Rodič: Razvoj nove tehnologije "HKL" za litje drobnih palic nekonvencionalnih presekov; Kovine, zlitine, tehnologije 27 (1992) št. 1-2, str.
Slika 3: Merjenje otopitve rezalnega roba Figure 3: Measuring of cutting edge dulling
30° cepilni kot
STELIT
80/km
60/
40/ 20/
7° prosti kot
30° cepilni kot
80/k m
TRDA KOVINA [ W-karbid)
60/
20/
7° prosti kot
STANDARDNI ASORTIMENT V KVALITETI MILFOR 12 je naslednji:
Slika 4: Standardni asortiment FORMMILITOV v kvaliteti MILFOR 12 HARD in MILLES 12 NORMAL Figure 4: Standard assortiment of FORMMILITES of grades MILFOR 12 HARD and MILLES 12 NORMAL
39-42
4	Scbmaus H.: Stellitieren von Kreissagen, Bandsagen und Gattersagen; Vortrag anlasslich des Rosenheimer Win-terseminars fur die Sageindustrie am 15 .01.1992
5	Commersald: Una soluzione globaleai problemi diusura--Reportage '92
6	Andersson O.: PTA SURFACING, Hoganas informa-tion HF 91-1
7	Hettiger F.: Schweisstechnik (prospekt)
8	Rodič J.: HIP Compactmg of HCC-Stellite Tipping Rods of Grade 12, Interno strokovno tehnično poročilo