»Hvorfor giver godkendte materialer stadig problemer ved koldstukning?«
Materialet er godkendt — hvorfor opstår der stadig problemer i produktionen?
I koldstukningsproduktion ses ofte følgende situation:
Materialecertifikatet er til stede, sammensætningen opfylder standarden, og trækstyrke, hårdhed og dimensionsafvigelser ligger inden for kravene. Eventuel tredjepartsprøvning viser også overensstemmelse.
Alligevel kan der opstå problemer, når materialet kommer ind i koldstukningsmaskinen:
Revner, overlapninger, utilstrækkelig udfyldning ved radier, dimensionsvariationer og unormalt værktøjsslid. Selv samme materialebatch kan opføre sig forskelligt på andre maskiner eller i andre værktøjer.
Det første spørgsmål i produktionen bliver ofte:
Er der noget galt med materialet?
Det kan være en relevant mistanke, men konklusionen kræver dokumentation.
I koldstukning er standardoverensstemmelse og stabil produktion forskellige vurderinger.
Standarden fastlægger overensstemmelseskravene
Materialestandarder angiver grundlæggende tekniske betingelser for materialet.
De kan eksempelvis omfatte:
- Kemisk sammensætning inden for de angivne grænser;
- Dimensioner og tolerancer;
- Trækstyrke, brudindsnøring, hårdhed og andre mekaniske egenskaber;
- Væsentlige overfladefejl;
- Leveringstilstand i henhold til ordre eller teknisk aftale;
- Krav til indeslutninger, afkulning og mikrostruktur, hvor de er foreskrevet.
Disse krav er væsentlige.
Standarder giver et fælles grundlag for materialekvalitet. Prøvning gør det muligt for leverandør og kunde at vurdere, om de aftalte krav er opfyldt.
Standarder er derfor grundlaget for kvalitetsstyringen.
Standarden besvarer først og fremmest spørgsmålet:
Opfylder dette materialebatch de foreskrevne krav?
Den besvarer ikke direkte spørgsmålet:
Kan materialet give langvarig, stabil produktion med en bestemt kundes emnegeometri, værktøj, maskine og smøring?
Det er forskellen mellem en overensstemmelsesvurdering og en teknisk anvendelsesvurdering.
Produktionen har brug for stabilitet
Koldstukning er en proces med stor plastisk deformation i et værktøj, ikke blot sammenpresning af materiale.
Materialet udsættes for et samspil af tryk, radial strømning, lokalt træk, forskydning og friktion.
Stabiliteten afhænger både af materialet og af blandt andet:
- Om emnegeometrien er egnet til koldstukning;
- Om værktøjets radier er hensigtsmæssige;
- Om deformationen i et enkelt trin er for stor;
- Om formningstrinene er fordelt hensigtsmæssigt;
- Om maskinens stivhed er tilstrækkelig;
- Om værktøjets koaksialitet er stabil;
- Om fosfat- og sæbebelægningen er ensartet og godt bundet;
- Om smøringen vedvarende når frem til områder med stor deformation;
- Om værktøjstemperaturen er under kontrol ved kontinuerlig drift.
Det afgørende spørgsmål i produktionen er derfor:
Kan materialet strømme, formes og serieproduceres stabilt i vores processystem?
Hvorfor passer et standardkonformt materiale ikke nødvendigvis til enhver proces?
Standarden fastlægger et interval, mens processen kræver et passende samspil.
Inden for samme stålkvalitet kan forskellige niveauer af C, Mn, Cr, Mo og B påvirke deformationsmodstand, respons på kugleglødning og varmebehandling, selv om alle værdier ligger inden for standarden.
Et materiale, der opfylder overfladekravene ved moderat deformation, kan kræve mere detaljeret vurdering ved stor deformation, komplekse hoveder eller sikkerhedsdele til biler, hvor små lokale fejl kan få større betydning.
En fosfat- og sæbebelægning med utilstrækkelig binding eller duktilitet kan pulveriseres eller løsne sig efter første formningstrin. Senere stationer kan derefter få lokal tørfriktion.
Samme rulle kan køre stabilt på én maskine og give problemer på en anden på grund af forskelle i stivhed, værktøjspræcision, smøreforsyning og værktøjstemperatur.
Problemet kan derfor ligge i materialet, i processen eller i deres samspil.
Hvordan bør ingeniøren vurdere en fejl?
Ved en koldstukningsfejl bør man undgå straks at udpege enten materialet eller kundens proces som årsag.
Undersøg i stedet forholdene trinvis:
Først: Opfylder materialet ordrespecifikationen og den tekniske aftale?
Dernæst: Opfylder det produktets faktiske deformationskrav ved koldstukning?
Kontrollér overfladebehandlingen, især fosfat- og sæbebelægningens ensartethed, binding og duktilitet.
Vurdér værktøjskonstruktion, radier, trinfordeling og deformation pr. trin.
Kontrollér maskinstivhed, koaksialitet, smøreforsyning og temperaturstabilitet.
Det forbinder overensstemmelsesvurderingen med den tekniske anvendelsesvurdering.
Kapitlets konklusion
Overensstemmelse med materialestandarden er nødvendig, men sikrer ikke alene stabil koldstukning.
Standarden angiver grundkravene; processtyringen skal sikre stabil serieproduktion.
Materialet kan derfor ikke vurderes alene ud fra certifikat, stålkvalitet og kemisk sammensætning.
En teknisk vurdering skal også omfatte den faktiske produktion:
Hvordan strømmer denne tråd gennem værktøjet?
Varierer opførslen under kontinuerlig drift?
Kan der produceres stabilt over tid med kundens maskiner, værktøjer, smøring og temperaturforhold?
Det er centrale spørgsmål for materialeteknik ved koldstukning.
Første kapitels hovedpointe er:
Standardoverensstemmelse viser, at materialet opfylder grundkravene for produktion. Stabil koldstukning kræver, at materialet også passer til processystemet.