Kapitel otte: Emnegeometri og formningstrin
En almindelig situation ved koldstukning er:
Samme stålkvalitet og dimension fungerer godt til almindelige bolte, men større hoveder, tynde flanger, dybe huller eller flere trin kan give manglende udfyldning, overlapninger, excentricitet eller revner.
Den første mistanke er ofte, at materialebatchet ikke er godt nok.
Materialet kan dog være uændret, mens produktet kræver en anden strømningsvej.
Koldstukning omfordeler en begrænset materialemængde efter emnets geometri.
Dette kapitel fokuserer på, hvordan geometri og formningstrin ændrer materialestrømningen. Materiale, belægning og maskine behandles andetsteds.
Principskitse for flerstationsformning: Hver station udfører kun en del af materialeflytningen.
Et: Hvor bevæger materialet sig hen under koldstukning?
Materialet dannes eller forsvinder ikke under formningen. Det flyttes fra ét område til et andet.
Materiale til hovedet kommer fra det oprindelige emne langs skaftets retning. En større flangediameter kræver strømning fra midten udad. Ved formning af et indvendigt hul skal materialet omfordeles omkring dornen.
Formningsruten fastlægger:
Hvilket materiale der strømmer fremad;
Hvilket der strømmer udad;
Hvilke områder der deformeres først;
Hvilke der formes senere;
Om opgaven løses på én eller flere stationer.
En direkte og gradvis rute fremmer ensartet formning. Lange strømningsveje og bratte retningsskift kan øge risikoen for lokale fejl.
To: Hvilke geometrier stiller større krav til materialestrømningen?
1. Stort hoved og tyndt skaft
Et større hovedvolumen kræver, at mere materiale flyttes fra skaftområdet.
Hvis en stor mængde presses mod hovedet i ét trin, kan midten være fyldt, før yderkanten er bredt ensartet ud. Det kan medføre manglende udfyldning, lokale overlapninger eller kantrevner.
2. Stor flangediameter og lille tykkelse
En tynd flange kan være vanskelig at forme, selv om materialemængden ser beskeden ud.
Materialet skal strømme langt udad og samtidig bevare ensartet tykkelse. Midte og yderkant strømmer forskelligt, og yderkanten kan blive et sårbart område.
Vurdér derfor både slutdiameteren og den trinvise materialefordeling frem til yderkanten.
3. Bratte diametertrin og skarpe overgange
Et brat skift fra stor til lille diameter eller en manglende jævn overgang tvinger materialestrømmen til et pludseligt retningsskift.
Noget materiale bremses, mens andet fortsætter. Ved grænsen kan der opstå ophobning, overlapning eller uensartet deformation.
4. Dybe huller, slanke huller og tynde vægge
Ved hulformning fortrænger dornen materialet til de omgivende områder.
Større dybde og mindre vægtykkelse stiller større krav til materialefordelingen. Uden korrekt forformning kan efterfølgende tvungen formning give uens vægtykkelse, forskudt hul eller lokal skade.
Tre: Hvorfor kan alle ændringer ikke samles i ét trin?
Et enkelt emne kan undertiden formes i ét trin, fordi materialet bevæger sig kort og i få retninger.
For komplekse emner kan ét samlet trin svare til for mange køretøjer i et smalt kryds: Målet er kendt, men der mangler plads til at fordele strømningen.
Flerstationskoldstukning deler en stor ændring op:
De første stationer forbereder en egnet emneform;
Mellemstationerne leder materialet til de nødvendige områder;
De sidste stationer færdiggør dimensioner, kontur og lokale detaljer.
En stor flange kan eksempelvis begynde med et mindre og tykkere forformet hoved, som gradvis bredes ud til den endelige flange.
Formålet er, at hvert trin får en tydelig hovedopgave.
Flerstationsmaskine i produktion: Emnet formes gradvis gennem stationerne.
Fire: Er flere stationer altid bedre?
Nej.
En uhensigtsmæssig trinfordeling kan først føre materialet udad og derefter tvinge det indad. Hvis allerede formede områder ændres kraftigt igen, kan deformationen blive mere lokaliseret.
Vurdér tre spørgsmål:
Hvor strømmer materialet primært i hvert trin?
Er strømningsretningen sammenhængende mellem nabotrin?
Skal ét trin pludselig udføre størstedelen af formændringen?
En hensigtsmæssig rute nærmer gradvis emnet til slutformen uden unødvendige retningsskift.
Fem: Hvorfor opfører samme materiale sig forskelligt i forskellige produkter?
Materialet har en vis deformationskapacitet. Geometrien bestemmer, hvordan den udnyttes.
En almindelig bolt kan kræve moderat deformation med god reserve. Et stort hoved, en tynd flange, et dybt hul eller komplekse trin kan bringe samme materiale tættere på formningsgrænsen i den aktuelle proces.
Derfor gælder:
Stabil produktion af et enkelt emne beviser ikke egnethed til et mere komplekst emne;
Fejl i et komplekst emne beviser ikke straks, at materialet er standardstridigt;
Materiale, emnegeometri og formningsrute skal vurderes samlet.
Seks: Hvordan undersøges problemet i produktionen?
Undersøg mere end det revnede færdige emne fra sidste station.
Stil prøver fra stationerne op i rækkefølge, og sammenlign:
Hvor fejlen først opstår;
Hvilket trin der giver størst ændring i diameter eller højde;
Om materialet pludselig ophobes et sted;
Om flange, hoved og hulvæg udvikles gradvis;
Om fejlstedet ændres efter justeret forformning.
Hvis strømningen allerede er uens i de første trin, kan det sidste værktøj blot forstærke og synliggøre problemet.
Materialeskift eller gentagen ændring af sidste værktøj løser derfor ikke nødvendigvis årsagen. Materialefordelingen tidligere i processen bør også undersøges.
Ingeniørens vurdering
Produkttegningen viser slutformen. Stationsprøverne viser materialets vej til den.
Materialets kapacitet er grundlaget, geometrien angiver målet, og formningstrinene fastlægger ruten.
Kapitel otte kan sammenfattes således:
Formbarheden afhænger både af materialet og af, hvorhen og i hvor mange trin produktet kræver, at det strømmer.
Creation Group vurderer egnethed ud fra stålkvalitet, dimension og prøvningsdata sammen med produkttegning, råmaterialediameter, stationsantal og prøver fra hvert trin.
Hvis samme materiale fungerer til et enkelt emne, men giver problemer med en anden geometri, kan produkttegning, materialedimension, stationsprøver og fejlsted deles med os. Det giver grundlag for en indledende vurdering af materialets kapacitet og trinfordelingen.
Næste kapitel
Kapitel ni: »Samme materiale og værktøj — hvorfor ændrer opførslen sig på en anden maskine?«
Næste kapitel behandler, hvordan maskinstivhed, koaksialitet, smøreforsyning og varmebalance under kontinuerlig drift ændrer det faktiske procesvindue.