Kunderne ønsker ofte ikke bare "lav hårdhed", men snarere "lettere at forme".
Når man producerer koldformningsmaterialer, hører man ofte en meget velkendt sætning fra kunderne:
"Kan materialet blive lidt mere blødt?"
Nogle kunder angiver ikke en konkret hårdhed, men siger blot "blødere, så det er nemmere at forme"; andre ønsker at reducere hårdheden fra 90 HRB til omkring 80; og nogle spørger endda videre:
"Kan vi nå 75 HRB?"
På overfladen lyder det ganske enkelt: Hvis det er svært at arbejde med et hårdt materiale, skal det bare laves blødere.
Men er materialet virkelig bedst, jo blødere det er?
Svaret er:
Nej.
Hvad kunderne reelt har brug for, er som regel ikke en bestemt lav hårdhedsværdi, men snarere de ord, der ligger bag tallet:
God koldformning, let at bearbejde og stabil proces.
I. Hvorfor siger kunderne altid "lidt blødere"?
Dette udtryk er faktisk let at forstå.
En dejklump, der er for hård, er besværlig at trykke ud; er den lidt blødere, former den sig naturligt lettere.
Stål fungerer på samme måde.
Ved lignende forhold kræver materialer med højere styrke og hårdhed typisk større belastning ved kold deformation. På produktionsgulvet kan det betyde øget belastning på maskinerne, større tryk på formene, dårligere materialestrømning og vanskeligere justeringer.
Derfor siger kunderne:
"Lav det lidt blødere til mig."
Mange gange handler det ikke om materialvidenskab, men om at fortælle os:
"Jeg vil gerne have, at dette produkt er lettere at producere."
Problemet starter netop her.
Fordi "lettere at producere" afhænger ikke kun af hårdheden.
II. Er 80 HRB automatisk bedre til koldformning end 85 HRB?
Ikke nødvendigvis.
Forestil dig to ruller af samme materiale:
Materiale A: 80 HRB
Materiale B: 85 HRB
Alene ud fra tallene vil mange umiddelbart vælge 80 HRB.
Men hvis rullen med 80 HRB har ujævn struktur og dårlig overflade, mens rullen med 85 HRB har jævn struktur, god overflade og stabil bearbejdningsegenskaber, er det langt fra sikkert, at resultatet ved koldformning er bedre med 80 HRB.
Årsagen er enkel:
Koldformningsmaskinen formes ikke efter et tal på en hårdhedsmåler, men efter en hel rulle af rigtigt materiale.
Den skal håndtere materialets styrke, duktilitet, mikrostruktur, overflade, smøring, arbejdshærdning samt ensartetheden af disse egenskaber i hele rullen.
Så hårdheden er vigtig, men det er kun én af flere faktorer.
At sænke HRB-værdien garanterer ikke, at koldformningsegenskaberne bliver bedre.
III. For hårdt materiale er svært at bearbejde, men for blødt kan også medføre problemer
Dette punkt overses nemt.
Hvis materialet er for hårdt, kan det øge formningsbelastningen og støbeværktøjets belastning, og procesområdet for produkter med stor deformation kan også blive smallere.
Så tænker man naturligt:
Så lad os gøre det endnu blødere.
Men materialet skal også igennem efterfølgende fremstillingsprocesser.
Nogle produkter skal efter koldformning drejes, bore og bearbejdes på CNC-maskiner, mens andre skal carboneres, normaliseres eller underkastes andre varmebehandlinger.
Hvis man kun fokuserer på at opnå den laveste mulige hårdhed for en enkelt koldformningsproces, kan man måske løse problemet i denne fase, men skabe nye vanskeligheder i den næste processteg.
Så det, vi egentlig skal finde, er ikke:
Den laveste hårdhed.
Men snarere:
Det materialetilstand, der passer bedst til hele produktionslinjen.
Disse to begreber er helt forskellige.
IV. Kugleformet udglødning er heller ikke en konkurrence om, hvem der kan lave materialet blødest
Når kunderne beder om et blødere materiale, følger der ofte en bemærkning:
"Så lad os bare kugleformet udgløde det igen."
Kugleformet udglødning er virkelig en vigtig metode til at forbedre koldbearbejdelsesevnen af visse mellemholdige ståltyper, legerede stål og højkarbonstål.
Men det, kugleformet udglødning rent faktisk har til formål at løse, er ikke kun hårdheden.
Vores primære fokus ligger på materialets indre struktur:
- Hvilken form har carbiderne?
- Er de jævnt fordelt?
- Eksisterer der tydeligt grove strukturer?
- Er overfladen og kerneens egenskaber ensartede?
- Er materialets tilstand konsekvent over hele rullen?
Det minder om at lave ris.
Det handler ikke om at bruge så meget vand som muligt, men om at risene er passende bløde og jævnt tilberedt i hele gryden.
Materialet er præcis det samme.
Et flot lavt tal for hårdheden har ikke megen teknisk værdi, hvis det svarer til en uønsket mikrostruktur.
Så:
Målet med kugleformet udglødning er at opnå en passende mikrostruktur til efterfølgende bearbejdning, ikke blot at nå den lavest mulige HRB-værdi.
5. "90 kan lade sig gøre, hvorfor ikke 75?"
Dette er et meget typisk spørgsmål på stedet.
Fx en bestemt legeret stål med mellemhøjt kulstofindhold har i øjeblikket en leveringshårdhed på ca. 90 HRB, men kunden ønsker det noget blødere.
85?
80?
Måske ender det med spørgsmålet:
"Kan I lave det til 75?"
Fra indkøbsvinklen virker denne logik måske naturlig:
Hvis 90 kan sænkes til 85, og 85 igen til 80, burde det så ikke også kunne gå ned til 75?
Men materialer er ikke som en airconditionstemperatur.
Man kan ikke bare trykke på "-"-knappen og fortsætte med at sænke temperaturen.
Hver type stål har sin egen sammensætning og mikrostrukturelle karakteristika, og den endelige hårdhed afhænger desuden af faktorer som materialestandard, udgangsmikrostruktur, varmebehandlingsfase samt efterfølgende bearbejdningsprocesser.
Når man derfor nærmer sig materialets teknologiske grænse for hårdhed, kan det være langt mere kompliceret end blot at optimere processen yderligere for at nå endnu lavere værdier.
I sådanne situationer bør det faglige svar ikke være:
"Det kan lade sig gøre" eller "det kan ikke lade sig gøre".
Istedet bør man først spørge:
"Hvorfor skal det nødvendigvis være 75 HRB?"
For svaret på dette spørgsmål er langt vigtigere end selve tallet 75.
6. Kunden vil have 75 HRB, men måske er det slet ikke 75 HRB, de egentlig har brug for
Antag at kunden svarer:
"Fordi det er svært at forme ved koldformning nu."
Så bliver det egentlige spørgsmål:
Hvorfor er det svært at koldforme?
Hvis formningsbelastningen er for høj, kan hårdheden være en faktor; hvis der opstår lokale revner, kan man ikke kun se på hårdheden;
hvis slidstyrken på værktøjet er utilfredsstillende, skal man også overveje sammenhængen mellem materialet, smøringen og værktøjet;
og hvis kunden efterfølgende skal bearbejde emnet mekanisk, må man inddrage disse efterfølgende processer i analysen.
Så hvad kunden giver os er:
75 HRB.
Hvad materialingeniøren reelt bør forstå, er:
Hvilket produktionsproblem ønsker kunden løst?
Det er her forskellen ligger mellem teknisk service og almindelig ordreafvikling.
7. Vigtigere end "den laveste hårdhed" er "det passende procesområde"
Et rigtigt stabilt koldformningsmateriale bør ikke kun have én isoleret hårdhedsgrænse.
Vi ser normalt også på følgende aspekter i relation til produktet:
Styrke og plasticitet, mikrostruktur, overfladekvalitet, trækbarhed, smøring og den faktiske deformationsgrad.
Man kan sammenligne det med at køre bil.
Dæk behøver ikke at være så bløde som muligt, og affjedringen behøver heller ikke at være så blød som muligt for at være behagelig.
En bil, der er god at køre, er en, hvor alle systemer passer godt sammen.
Det samme gælder for koldformningsmaterialer.
Vi søger efter det rette procesområde,
hvor materialet både er let at forme, uden at det går ud over efterfølgende produktion pga. overdreven fokus på blødhed, og samtidig opretholder stabil konsistens fra batch til batch og fra rulle til rulle.
Dette er langt mere meningsfuldt end blot at fastsætte:
HRB ≤ et bestemt tal
Det giver langt bedre mening.
8. Materialer kan tilpasses processen, men de kan ikke tage skylden for hele fremstillingssystemet
På fabrikken opstår der nogle gange følgende situation:
Formen er svær at justere – materialet skal være lidt blødere.
Udstyret har høj belastning – materialet skal være lidt blødere.
Produktet er svært at forme – så lad materialet være lidt blødere igen.
Materialet kan selvfølgelig optimeres.
Men materialet er ikke en universalregulator.
Materiale har sine egne grænser, formen har sit eget ansvar, og udstyret har også sin egen kapacitet.
Hvis alle problemer ender med at blive løst ved at sænke materialestyrken, risikerer man blot at flytte problemet fra fremstillingsprocessen over på råvareområdet.
En rigtig moden ingeniørtilgang bør være:
At materialer, forme, udstyr, smøring og proces sammen finder den mest passende afstemning.
Og ikke at kræve ubegrænset indrømmelser fra kun ét led i processen.
9. Hvorfor spørger Creation Group ofte: "Hvorfor?"
Kunden spørger:
"Kan det blive lidt blødere?"
Det mest simple svar ville naturligvis være:
"Ja, det kan det."
Eller:
"Nej, det kan det ikke."
Men vi foretrækker at spørge yderligere:
"Hvorfor har du brug for, at det er blødere?"
Er det fordi koldformningen er vanskelig?
Er formens levetid for kort?
Er udstyrets belastning for høj?
Eller skal produktet efterfølgende bearbejdes med NC-maskiner?
Når dette spørgsmål er afklaret, kan vi bedømme, om det faktisk er hårdheden, mikrostrukturen, bearbejdningszustanden eller andre aspekter, der skal justeres.
Nogle gange er det rent faktisk nødvendigt at gøre materialet blødere.
Andre gange opdager man dog, at det egentlige problem ikke ligger i hårdheden.
Dette er også noget, som Creation Group konsekvent holder fast i, når vi arbejder med koldformningsmaterialer:
Kunderne giver os et tal, men vi vil se processen bag tallet.
Ingeniørernes synspunkt
Et koldformningsmateriale er ikke bedst, når det er så blødt som muligt, men når det passer bedst til opgaven.
For hårdt materiale kan være svært at forme; for blødt materiale er måske heller ikke velegnet til efterfølgende produktion.
Den rigtige materialetilstand består ikke i at skrue et enkelt parameter helt i bund, men i at sikre, at materialet under hele kundens fremstillingsproces bevarer en rimelig, stabil og reproducerbar procesramme.
Så næste gang vi hører:
"Sænk det til 75 HRB for mig."
Vil vi hellere først spørge:
"Hvorfor skal det præcis være 75?"
For at finde frem til årsagen er ofte mere værdifuldt end blot at sænke hårdheden med et par enheder – det bringer os tættere på den egentlige løsning på problemet.
Om Creation Group
Creation Group specialiserer sig i koldformningswire, specielle profiler og specialmaterialer til koldformning.
Vi leverer ikke blot en bestemt støbetype, specifikation eller hårdhed, men ønsker at forstå, hvilket produkt materialet skal bruges til, hvilke processer det skal igennem og hvilke problemer det skal løse.
Vi klarlægger problemet grundigt og udvælger det passende materiale.
De resterende aspekter, der reelt angår materialestruktur, procesramme og den konkrete fremstillingslinje, bør analyseres konkret i forhold til produktet, udstyret og de lokale forhold – det er her, vores materialservices virkelig viser deres værdi.