Kapitel syv: En godkendt belægning sikrer ikke alene smøring efter deformation
I koldstukningsproduktionen ses undertiden følgende:
Trådens farve er ensartet, og fosfat- og sæbebelægningens masse opfylder kravene. Alligevel kan der opstå pulverisering, afskalning, utilstrækkelig smørereserve, mørke overflader, rivning, fastbrænding og øget værktøjsslid. I alvorlige tilfælde kan det medvirke til revner.
Det kaldes let »dårlig fosfat- og sæbebehandling«, men årsagen er ofte mere sammensat.
Produktionseksempel et: Mørkfarvning af skaftet er ét muligt tegn på svigtende overfladebeskyttelse. Farven alene fastslår ikke årsagen. Belægning, værktøjssmøreolie og lokal temperatur skal undersøges.
Udseende og belægningsmasse beskriver tilstanden før koldstukning. I produktionen er det afgørende, hvor meget der er tilbage efter trækning, og om laget fortsat hæfter, følger deformationen og smører under højt tryk og friktionsvarme.
Et: Fosfat- og sæbebehandlingen kan ikke vurderes ud fra samlet belægningsmasse alene
Creation Group følger rutinemæssigt tre restbelægningskomponenter efter trækning hver måned. Den viste rapport omfatter 20 kombinationer af stålkvalitet og dimension fra serieproduktion med 3 prøver efter trækning fra hver kombination.
Teknisk kan komponenternes roller beskrives som:
Zinkfosfat danner et bærende underlag, som smøremidler kan hæfte på;
Zinkstearat danner et bundet smørelag ved sæbereaktionen;
Natriumstearat bidrager med smørereserve til efterfølgende trækning og koldstukning.
Derudover bruges elektronmikroskopi til at følge krystalform, dækning og fordeling. Belægningsmassen viser, hvor meget der er tilbage; mikroskopien viser overfladens opbygning. Sammen giver de mere information end trådens farve alene.
Elektronmikrobillede fra den månedlige rutinekontrol af fosfatbelægningen. Det viser krystalform, dækning og fordeling. Ét billede erstatter ikke prøveudtagning flere steder og faktisk koldstukningsprøvning.
Rapportens prøvning af fosfatbelægningsmasse henviser til GB/T 11376-2020. Særskilt opfølgning på tre restkomponenter efter trækning beskriver indgangstilstanden til koldstukning mere direkte end alene samlet masse før trækning.
Originalt diagram fra Creation Groups månedsrapport med målte restmængder af zinkfosfat, zinkstearat og natriumstearat efter trækning for 20 produktionsmaterialer.
Resultaterne ligger i de interne kontrolintervaller og viser samlet stabilitet i den undersøgte fosfat-, sæbe- og trækproces. Rapporten fremlægges som eksempel på løbende proceskontrol, ikke som dokumentation for en materialefejl. Farven alene er ikke tilstrækkelig kontrol.
En godkendt belægningsmasse viser mængden ved prøvetagningen. Den viser ikke alene modstanden mod pulverisering, afskalning og lokal varme ved højhastighedsformning eller samspillet med smøreolien. Det er disse forhold, artiklen undersøger.
To: Hvorfor kan en god belægning ændres under trækning?
Massen efter fosfat- og sæbebehandlingen viser, at en belægning er dannet.
Fosfatlaget kan ikke forlænges som stålmatricen. Trækning udsætter det for tryk, forskydning og overfladeudvidelse. Smøremiddel kan fjernes eller omfordeles. Utilstrækkelig deformationsfølge eller binding kan give mikrorevner, flagebrud og lokal afskalning.
Små revner betyder ikke automatisk svigt. Undersøg, om store metalområder blottes, om sæbelaget stadig dækker, og om restlaget tåler næste deformation. Lokalt blotlagt metal kan øge friktion, rivning og fastbrænding i værktøjet.
To ruller med lignende masse efter behandlingen kan derfor få forskellig revnedannelse, dækning og effektiv restbelægning efter forskellige reduktioner og antal træk.
Derfor følger Creation Group restmængden efter trækning frem for alene at søge højere belægningsmasse før trækning.
Tre: Mørke, svedne rester er kun ét muligt tegn på svigt
Det, der kaldes »brændt belægning«, betyder ofte ikke, at fosfatkrystaller brænder som et organisk stof.
Formningen giver både deformations- og friktionsvarme. Utilstrækkelig temperaturbestandighed i sæbelaget eller værktøjssmøreolien kan medføre blødgøring, termisk svækkelse, nedbrydning eller forkulning af rester.
Fosfatunderlaget kan samtidig knuses, fortyndes eller løsnes. Når beskyttelsen svigter, kan lokal metalkontakt udvikle sig således:
Termisk svækket smørelag → lavere bæreevne i oliefilmen → lokal metalkontakt → mørkfarvning, rivning, fastbrænding og unormalt værktøjsslid.
Produktionseksempel to: Tydelig langsgående rivning kan tyde på, at smøringssvigt er udviklet til direkte metalkontakt og adhæsivt slid.
En mørk overflade er derfor et undersøgelsesspor i smøresystemet, ikke i sig selv bevis for en fejl i fosfateringen.
Fire: Både belægning og værktøjssmøreolie skal undersøges
Belægningen giver grundbeskyttelse før værktøjet. Olien skal supplere smøringen under formningen og bortlede en del af varmen.
Selv ved god restbelægning kan mørkfarvning og rivning opstå, hvis olieviskositeten falder for hurtigt, temperaturbestandigheden er utilstrækkelig, eller olien ikke når vedvarende frem til områder med stor deformation.
Er restbelægningen allerede utilstrækkelig efter trækning, genskaber mere olie heller ikke nødvendigvis de oprindelige smøreforhold.
Belægning og olie skal passe sammen med det konkrete værktøj og procesforløb.
Produktionseksempel tre: Lokal mørkfarvning på små emner. Selv et lille fejlområde skal vurderes sammen med station, hastighed og udvikling under kontinuerlig drift.
Fem: Hvad betyder en oplyst temperaturbestandighed ≥900 °C ved krævende koldstukning?
Creation Group angiver en temperaturbestandighed over 900 °C for det anvendte belægningssystem som en termisk reserve til krævende formning.
Indikatoren vedrører belægningssystemets temperaturstabilitet. Den betyder ikke, at enhver værktøjssmøreolie bevarer samme viskositet og smøreevne ved 900 °C. Serieproduktionen kræver fortsat samspil mellem belægning, restlag, olie og formningstrin.
I virksomhedens SCM435-case er en procesværdi på 79,8 % oplyst. Beregningsgrundlaget fremgår ikke af webmaterialet. Virksomheden oplyser stabil serieproduktion efter samlet tilpasning af belægningssystem, restlag efter trækning, værktøjssmøring og formningstrin.
SCM435-produktionseksempel med oplyst reduktionsgrad 79,8 % og stabil serieproduktion efter samlet procestilpasning.
Det relevante bevis er ikke ét temperaturtal eller én massemåling, men gentagen fremstilling af kravopfyldende emner under de konkrete krævende forhold.
Ingeniørens vurdering
Værdien af fosfat- og sæbebehandlingen ligger i vedvarende beskyttelse på de nødvendige steder efter trækning og kontinuerlig koldstukning med tilstrækkelig smørereserve til emne og værktøj.
Kapitel syvs hovedpointe er:
Et normalt udseende før bearbejdning er kun udgangspunktet. Der skal være tilstrækkelig effektiv restbelægning efter trækning, som ikke pulveriseres, skaller af eller mister smøreevnen for tidligt under den konkrete deformation, temperatur og oliesmøring.
Ved pulverisering, afskalning, mørkfarvning, svedne rester, rivning, fastbrænding eller kort værktøjslevetid kan stålkvalitet, dimension, mål før og efter trækning, station og fotos deles med os. Det hjælper med at prioritere undersøgelse af restlag, binding, olie, temperatur og friktion.
Næste kapitel
Kapitel otte: »Hvorfor bliver samme materiale vanskeligere at forme med en anden emnegeometri?«
Næste kapitel behandler geometri, radier, deformation pr. trin og trinfordelingens betydning for strømningen i værktøjet.