Herding av verktøystål i verktøyproduksjon: Praktisk beslutningsguide for industribedrifter

Hva denne artikkelen faktisk dekker

Denne artikkelen handler kun om herding av verktøystål i verktøyproduksjon, sett fra ståstedet til produksjonsledere, vedlikehold og innkjøp.

Fokus er praktisk beslutningstøtte:

• når herding av verktøystål faktisk gir verdi i form-, stans- og skjæreverktøy
• hvilke data verktøyleverandør eller varmebehandler må ha
• hvordan du reduserer risiko for sprekk, vridning og kort verktøylevetid
• hvordan du vurderer kost/nytte av ulike herdestrategier

Vi går ikke gjennom grunnleggende metallurgi eller alle typer verktøy på nytt. Målet er å gjøre deg til en bedre bestiller og beslutningstaker rundt herding i verktøyprosjekter.

1. Når herding av verktøystål gir mest verdi i verktøyproduksjon

Herding er en av de viktigste prosessene i verktøyproduksjon, men også en av de mest risikofylte. Før du ber om «hardt verktøystål», bør du være klar på hvorfor.

1.1 Typiske verktøy der herding er kritisk

I praksis er herding særlig viktig i verktøy med:

• høy slitasje i kontaktflaten mot emnet
• repeterte slag eller støt
• høyt kontakttrykk over små arealer

Eksempler:

• stansverktøy: stempler, skjærelinjer, innsatsplater
• presseverktøy: bøyeinnsatser, matriser, radiusområder
• formverktøy: slidende kjerner, utdragerpinner, løpe- og innløpskanaler med mye erosjon
• skjæreverktøy i stål (f.eks. spesialkniver, stansekniver, noen jig-komponenter)

Her gir riktig herding:

• lengre intervaller mellom slip og vedlikehold
• mer stabil dimensjon og overflatekvalitet over tid
• lavere risiko for kantutslag og mikroskopiske fliser i skjærelinjer

1.2 Situasjoner der herding ofte overbrukes

Mange verktøy blir «herdet over alt», uten at det er nødvendig. Typiske eksempler:

• basisplater som bare fungerer som bærer
• store, lite belastede flater i formverktøy
• oppspenningsplater og fiksturer uten direkte slitasje

Konsekvenser:

• unødvendig høy material- og prosesskost
• mer vridning og retting
• vanskeligere maskinering og sliping ved senere modifikasjoner

Praktisk tommelfinger:

Herd slitemønsteret, ikke hele verktøyet. Identifiser hvilke flater som faktisk bærer slag, friksjon eller kontakttrykk – og begrens herdekravene til disse områdene.

2. Minimumsdata du må spesifisere om herding i verktøyprosjekter

En verktøyleverandør eller varmebehandler kan ikke gjette seg til riktig herdeoppsett. Som bestiller bør du alltid sikre at følgende punkter er avklart skriftlig.

2.1 Verktøystål og standard

Start med materialet. For verktøystål må du alltid angi:

• relevant standard (f.eks. EN- eller DIN-betegnelse)
• konkret stålkvalitet (f.eks. kaldarbeidsstål vs. varmarbeidsstål)

Hvis du ikke har låst verktøystål ennå:

• beskriv prosess (stans, dypstansing, sprøytestøping, trykkstøp osv.)
• beskriv materialet som skal bearbeides (platekvalitet, plasttype, legering)
• be verktøyleverandøren foreslå egnet stål + herdeprosess, og få dette dokumentert i tilbudet.

2.2 Ønsket hardhet og hvor den skal gjelde

For verktøy snakker vi ofte om hardhet i HRC.

Du må avklare:

• målområde for hardhet (f.eks. «54–58 HRC på skjærelinje»)
• hvilke deler av verktøyet som skal ha denne hardheten
• om du trenger gjennomgående herding eller bare en hard overflate (case/diffusjonslag)

En praktisk formulering kan være:

«Skjæreflater i stempel og matrise skal herdes til X–Y HRC. Resten av kroppen kan ha seigere struktur.»

Er du usikker på nivået:

• beskriv forventet volum, plate-/plasttype og smøreforhold
• be om anbefalt hardhet fra verktøyleverandøren – og få det inn i tilbud og godkjenningstegning.

2.3 Toleranser og mål før vs. etter herding

Herding gir alltid risiko for vridning og volumendring. I verktøy er dette kritisk, fordi små avvik kan gi store produksjonsproblemer.

Du må derfor skille mellom:

• forbearbeidingsmål (før herding)
• sluttmål (etter herding og sliping/finbearbeiding)

Typisk arbeidsflyt:

1. CNC-maskinering til forbearbeidingsmål med overmål på kritiske flater
2. herding av innsats, stempel, matrise osv.
3. sliping eller finbearbeiding til sluttmål og overflatekrav

Som bestiller bør du være tydelig på:

• hvilke geometrier som skal holdes på sluttmål (f.eks. delingslinje, skjærelinje, hulrom)
• hvilke flatedefinisjoner verktøyleverandøren kan bruke for å rette inn etter herding

2.4 Områder som ikke skal herdes

I verktøy finnes det alltid soner som bør forbli seige eller mykere:

• gjenger for innfesting og justering
• hjørner med stor spenningskonsentrasjon
• områder som senere skal sveises, lasersveises eller repareres

Be verktøyleverandøren:

• merke på tegning hvilke flater som skal og ikke skal herdes
• beskrive hvordan kritiske områder skjermes (maskering, lokal oppvarming osv.)

Dette reduserer risiko for sprøbrudd og gjør senere reparasjon mulig.

2.5 Dokumentasjon: Når trenger du herderapport?

I mange verktøyprosjekter holder intern kontroll hos leverandøren. Men for:

• høykostverktøy med lang planlagt levetid
• verktøy til sikkerhetskritiske deler
• verktøy som er del av revisjonspliktige leveranser

… er det fornuftig å kreve enkel herderapport, for eksempel:

• oppgitt stålkvalitet
• herdetemperatur og type slukkemedium
• målt hardhet i definerte punkter

Avklar om dette skal inngå i standarddokumentasjonen når du bestiller verktøyet.

3. Typiske feil rundt herding av verktøystål – og hvordan du unngår dem

Mye av problemene som oppstår med verktøy i drift, kan spores tilbake til uklare eller uheldige herdevalg.

3.1 «Maksimal hardhet» uten tydelig funksjonskrav

Feilmønster:

• krav om «så hardt som mulig» på hele verktøydetaljen
• samme hardhet over alle flater uansett belastning

Konsekvens:

• skjøre hjørner og kanter
• økt risiko for sprekker ved utilsiktede slag eller feiljustering

Tiltak:

• definer funksjon per flate (skjære, styre, bære, bare støtte)
• gi verktøyleverandøren mandat til å bruke kombinasjon av hard og seig struktur

3.2 Manglende slitasjebilde fra eksisterende verktøy

Når eksisterende verktøy har for kort levetid, bestiller mange «samme verktøy, hardere stål». Uten å vite hvor det slites.

Konsekvens:

• du flytter ikke rotårsaken
• du risikerer sprøbrudd i et mer hardført stål

Tiltak:

• ta bilder og notater av slitasje på gamle innsatser før kassasjon
• del dette med verktøyleverandøren som grunnlag for nytt herdeopplegg og geometri

3.3 Urealistiske geometrier i kombinasjon med herding

Eksempler:

• tynne ribber og vegger i verktøystål, som i tillegg skal herdes høyt
• skarpe innvendige hjørner uten radius

Konsekvens:

• sprekker i hjørner og overganger, ofte først etter noe tid i drift

Tiltak:

• tillat små radier og lokale forsterkninger
• avklar med verktøyleverandøren hva som er produksjonsrobust geometri for valgt stål og hardhet

3.4 Ingen tydelig plan for sliping og re-herding

Verktøy slites. Men mange bestillinger beskriver kun første gangs herding, ikke hvordan verktøyet skal håndteres gjennom livsløpet.

Konsekvens:

• verktøy slipes for langt ned, slik at det harde laget forsvinner
• usikkerhet rundt hvor mange slipinger og eventuelle re-herdinger som er forsvarlige

Tiltak:

• be om en enkel slite- og vedlikeholdsstrategi i tilbudet:
• forventet antall slipinger
• anbefalt maks fjernet lag per slipping
• om re-herding er aktuelt, og i så fall hvor mange ganger

4. Praktisk spesifikasjon: Slik beskriver du herdekrav i verktøykontrakter

Nedenfor ser du hvordan samme behov kan beskrives på dårlig og god måte.

4.1 Svak spesifikasjon

«Stansverktøy i herdet verktøystål. Lang levetid, høy hardhet.»

Uklarheter:

• ingen konkrete tallverdier
• ingen prioritering mellom hardhet og seighet
• uklart hvilke flater som er kritiske

4.2 Produksjonsklar spesifikasjon

«Stansverktøy for kaldstansing av 2 mm ulegert plate.

Skjærelinjer i stempel og matrise: verktøystål valgt av leverandør iht. foreslått løsning, herdet til definert HRC-område egnet for kaldarbeid. Øvrige bærende flater kan ha lavere hardhet/seigere struktur.

Forbearbeidingsmål og sluttmål fremgår av godkjenningstegning. Leverandør skal sikre at skjæregeometrien kan slipes min. X ganger uten å forlate herdet lag. Områder med gjenger, styresøyler og festeskruer skal ikke ha samme hardhetsnivå som skjærelinjene.

Det skal leveres enkel herderapport med målt hardhet i minst to punkter på skjærelinjen for stempel og matrise.»

Her har verktøyleverandøren det som trengs for å velge prosess, og du har definert hva du faktisk trenger svaret på.

5. Kost/nytte av herding i verktøyproduksjon

Herding koster – både direkte og indirekte – men feil herdevalg kan koste langt mer over verktøyets levetid.

5.1 Kostnadssiden

Direkte kostnader:

• mer avanserte verktøystål
• herdeprosess (oppvarming, slukking, eventuelt anløping)
• ekstra sliping og retting etter herding
• eventuelle herderapporter og målinger

Indirekte kostnader:

• økt risiko for kassasjon ved vridning
• lengre gjennomløpstid på komplekse innsatser

5.2 Nytteesiden

Gevinster kommer hovedsakelig i drift:

• lengre intervaller mellom planlagt verktøyvedlikehold
• lavere sannsynlighet for akutte verktøyhavarier
• mer stabil prosessvindus – færre justeringer i maskin

For å ta en beslutning bør du minst se på:

• forventet verktøylevetid (antall slag/skudd) med og uten optimal herding
• kostnad og varighet på et verktøystopp (tapt produksjon, omstilling, bemanning)
• prisforskjell mellom en «enkel» og en robust herdeløsning

Ofte vil en moderat økning i verktøypris være lett å forsvare hvis du kan redusere antall stopp eller forlenge intervallene mellom slip.

6. Slik diskuterer du herdeopplegg konstruktivt med verktøyleverandør

Målet er ikke å detaljstyre ovner og kurver, men å sette tydelige rammer for funksjon og risiko.

6.1 Spørsmål som gir nyttige svar

Bruk konkrete spørsmål som:

• «Hvilket verktøystål og herdeopplegg anbefaler dere for vårt volum og denne plate-/plastkvaliteten?»
• «Hvor forventer dere at verktøyet vil slites først, og hvordan har dere tatt høyde for det i herding og geometri?»
• «Hvor mange slipinger mener dere er realistisk før innsatsen må byttes – gitt valgt hardhet?»
• «Hvilke geometrier i dette designet øker risikoen ved herding mest, og hva foreslår dere å endre?»

6.2 Hva du bør be om skriftlig

For verktøy med litt størrelse eller kritikalitet bør du få følgende dokumentert i tilbud eller teknisk vedlegg:

• valgt verktøystål per hovedkomponent
• målområde for hardhet i kritiske soner
• om det planlegges gjennomherding eller overflateherding
• kort beskrivelse av forventet slitebilde og vedlikeholdsstrategi

Dette blir referansen når du senere vurderer reklamasjoner eller endringsbehov.

7. Enkel beslutningsmal: Trenger vi et mer gjennomtenkt herdeopplegg her?

Bruk disse punktene som intern sjekkliste før du «bare» bestiller nytt verktøy i hardt stål.

1. Er dette et verktøy med høy konsekvens ved stopp?
   – Hvis ja: involver verktøyleverandør tidlig i herdediskusjonen.

2. Har vi historikk på slitasjeproblemer eller tidlig havari på lignende verktøy?
   – Hvis ja: samle bilder og erfaring, og bruk det aktivt i bestillingen.

3. Vet vi hvilke flater som faktisk slites mest?
   – Hvis nei: be operatører og vedlikehold beskrive hvor de pleier å pusse, slipe eller reparere.

4. Er geometrien herdeteknisk robust?
   – Vurder spesielt tynne ribber, skarpe hjørner og store tverrsnittsoverganger.

5. Har vi definert ønsket hardhet som et område, ikke et magisk tall?
   – Unngå unødvendig trange spesifikasjoner uten funksjonsbegrunnelse.

Hvis du svarer «ja» på 1–2, men «nei» på 3–5, er det et tydelig signal om at du bør bruke litt mer tid på herdespesifikasjonen før bestilling.

8. Praktisk sjekkliste før du godkjenner verktøydesign med herding

Før du signerer på verktøydesign eller bestiller nytt verktøy med herdede komponenter, gå gjennom denne sjekklisten:

1. Funksjon og slitasje

• [ ] Vi har identifisert hvilke flater som er skjærende, glidende eller sterkt belastet.
• [ ] Vi har tatt med erfaring fra tidligere verktøy (slitasjebilder, typiske problemer).

1. Verktøystål og herdestrategi

• [ ] Valgt stålkvalitet per komponent er beskrevet.
• [ ] Målområde for hardhet i kritiske soner er avtalt.
• [ ] Det er avklart om det er gjennomherding eller overflateherding.

1. Geometri og toleranser

• [ ] Tegning skiller mellom forbearbeidingsmål og sluttmål.
• [ ] Kritiske hjørner og overganger er vurdert med tanke på spenning og sprekk.

1. Områder som ikke skal herdes

• [ ] Gjenger, justeringer og fremtidige sveise-/reparasjonsområder er skjermet i design og spesifikasjon.

1. Vedlikehold og livsløp

• [ ] Vi har en forventning om hvor ofte verktøyet skal slipes/vedlikeholdes.
• [ ] Leverandør har gitt anbefaling på antall slipinger og eventuelt re-herding.

1. Dokumentasjon

• [ ] Behov for herderapport er avklart (ja/nei, og i hvilket omfang).
• [ ] Krav til lagring av data (materialheat, hardhetsmåling) er tatt inn i bestillingen der det er relevant.

FAQ om herding av verktøystål i verktøyproduksjon

Hvordan vet vi om hardheten på et verktøy er «riktig»?

Du kan sjelden vurdere hardhet visuelt. I praksis kombinerer du:

• målt hardhet (fra leverandørens rapport eller egen kontroll på representative punkter)
• drifterfaring: levetid, slitasjemønster og bruddbilder

Hvis verktøy med riktig målt hardhet fortsatt slites raskt eller sprekker, er det ofte geometri, prosessparametere eller smøring som må justeres – ikke bare hardheten.

Bør vi alltid be om maksimum hardhet innenfor stålets anbefalte område?

Nei. Høyest mulig hardhet gir ofte kortest mulig vei til sprøbrudd hvis noe går galt (feiloppspenning, slag, partikler mellom verktøy og emne). Det er ofte bedre å ligge trygt midt i et anbefalt område, og heller justere geometri og smørestrategi for å håndtere slitasje.

Kan vi gjenbruke gamle verktøydeler og bare herde/slip dem på nytt?

Det avhenger av:

• hvor mye materiale som allerede er slipt vekk
• om det fortsatt er tilstrekkelig herdet lag igjen
• om det finnes sprekker eller utmatting som gjør videre bruk risikabelt

En verktøyleverandør eller varmebehandler kan ofte vurdere dette ved oppmåling og enkel inspeksjon. Ta alltid stilling til om arbeids- og stoppkostnaden ved forsøk på gjenbruk forsvarer seg mot nytt.

Hvor detaljert bør herdespesifikasjonen være i innkjøpsdokumentene?

Den bør være detaljert nok til at du kan:

• verifisere at leveransen er innenfor rammen (ståltype, hardhetsområde, kritiske flater)
• forstå hvilke kompromisser som er gjort mellom hardhet og seighet

Men du trenger normalt ikke full ovnkurve og alle prosessparametere, med mindre eksternt regelverk eller kundekrav krever det.

Når er det riktig å involvere en egen varmebehandler i stedet for bare verktøyleverandøren?

Det er aktuelt når:

• verktøyleverandøren selv outsourcer herding, og kravene dine er uvanlig strenge
• du har intern kompetanse som ønsker å standardisere herding på tvers av flere verktøyleverandører

Da kan du la verktøyleverandør stå for geometri og maskinering, mens du selv spesifiserer og følger opp en dedikert varmebehandler.

Hva gjør vi hvis et nytt verktøy sprekker kort tid etter oppstart?

Stopp og samle fakta før du konkluderer:

1. Dokumenter hvor sprekken går (bilder, skisser).
2. Sjekk driftsparametere (kraft, justering, eventuelle kollisjoner/havarier).
3. Innhent herderapport og materialinfo fra verktøyleverandør.
4. Be om felles gjennomgang der både produksjon, vedlikehold og verktøyleverandør deltar.

Ofte er det kombinasjonen av geometri, herdeopplegg og driftsbetingelser som gir bruddet, ikke én enkelt faktor.

For mer kontekst om prosesser og valg i verktøyproduksjon kan du lese mer om dette i vår hovedartikkel.