Kunden har ofte brug for bedre formbarhed, ikke blot lavere hårdhed
En velkendt anmodning om materiale til koldstukning er:
»Kan materialet gøres lidt blødere?«
Nogle angiver intet mål, andre ønsker at gå fra 90 HRB til lidt over 80, og nogle spørger videre:
»Kan I opnå 75 HRB?«
Det kan virke logisk at fortsætte blødgøringen, når hårdt materiale er vanskeligt at forme.
Men er blødere altid bedre?
Svaret er:
Nej.
Kunden ønsker som regel ikke et lavt tal i sig selv, men egenskaberne bag det:
Let og stabil formning.
Et: Hvorfor beder kunden om et blødere materiale?
Ønsket er forståeligt.
En stiv dej kræver mere kraft at forme end en blødere.
En tilsvarende sammenhæng findes for stål, med de nødvendige tekniske forbehold.
Ved ellers lignende forhold kræver højere styrke og hårdhed normalt større koldformningslast. Det kan øge maskin- og værktøjsbelastning, hæmme strømningen og gøre indstillingen vanskeligere.
Kunden siger derfor:
»Gør det lidt blødere.«
Ofte betyder det i praksis:
»Jeg vil gerne kunne fremstille dette produkt lettere.«
Her begynder den egentlige undersøgelse.
Fremstillingsvenlighed afhænger af mere end hårdhed.
To: Er 80 HRB altid lettere at koldstukke end 85 HRB?
Ikke nødvendigvis.
Forestil dig to ruller af samme stålkvalitet:
Materiale A: 80 HRB
Materiale B: 85 HRB
Ser man kun på tallet, vil mange vælge 80 HRB.
Men hvis rullen ved 80 HRB har uensartet struktur og dårlig overflade, mens rullen ved 85 HRB er ensartet med god overflade og stabil bearbejdningstilstand, er materialet ved 80 HRB ikke nødvendigvis bedst.
Forklaringen er:
Maskinen former en hel trådrulle, ikke tallet på hårdhedsmåleren.
Den reagerer på styrke, duktilitet, struktur, overflade, smøring, deformationshærdning og ensartethed gennem rullen.
Hårdhed er et vigtigt mål blandt flere.
Et lavere HRB-tal dokumenterer ikke alene bedre koldstukning.
Tre: Både for hårdt og for blødt kan give problemer
Det sidste overses let.
For høj hårdhed kan øge formnings- og værktøjslast og indsnævre procesvinduet ved stor deformation.
Den umiddelbare løsning synes at være:
Yderligere blødgøring.
Materialet skal dog også gennem senere produktionstrin.
Nogle produkter skal drejes, bores eller NC-bearbejdes efter koldstukning. Andre skal indsættes, sejhærdes eller varmebehandles på anden måde.
Den lavest mulige hårdhed til ét formningstrin kan løse en lokal udfordring og samtidig skabe nye i næste trin.
Det relevante mål er derfor:
Ikke den lavest mulige hårdhed,
men:
En materialetilstand, der passer til hele fremstillingsruten.
Det er forskellige målsætninger.
Fire: Kugleglødning er ikke en konkurrence i lavest hårdhed
Ønsket om blødere materiale ledsages ofte af:
»Så kugleglød det en gang til.«
Kugleglødning kan forbedre koldbearbejdeligheden af visse mellem-kulstofstål, legerede stål og højkulstofstål.
Formålet omfatter dog mere end hårdhed.
Vi vurderer også:
- Karbidernes form;
- Fordelingens ensartethed;
- Eventuelt grov mikrostruktur;
- Forskelle mellem overflade og kerne;
- Ensartethed gennem hele rullen.
Det kan sammenlignes med at koge ris.
Det bedste resultat kommer ikke af mest muligt vand, men af en passende og ensartet tilstand i hele gryden.
Det samme princip gælder materialet.
Et lavt hårdhedstal har begrænset teknisk værdi, hvis mikrostrukturen ikke er egnet.
Derfor gælder:
Sfæroidisering skal give en struktur, der passer til viderebearbejdningen, ikke blot lavest muligt HRB.
Fem: »Hvis I kan opnå 90, hvorfor så ikke 75?«
Det er et typisk spørgsmål fra produktionen.
Et mellem-kulstoflegeret stål leveres eksempelvis omkring 90 HRB, og kunden ønsker lavere hårdhed.
85?
80?
Spørgsmålet kan til sidst blive:
»Kan I opnå 75?«
Set fra indkøbssiden kan logikken virke enkel:
Hvis 90 kan sænkes til 85, og 85 til 80, kan 80 så ikke sænkes videre til 75?
Materialet er dog ikke en temperaturindstilling på et klimaanlæg.
Man kan ikke fortsætte nedad ved at trykke på »−«.
Hver stålkvalitet har sin sammensætning og struktur. Opnåelig hårdhed afhænger også af dimension, udgangsstruktur, varmebehandling og efterfølgende bearbejdning.
Nær materialets realistiske procesgrænse er en yderligere reduktion ikke nødvendigvis en mindre procesjustering.
Det faglige svar bør derfor begynde med mere end:
»Ja« eller »nej«.
Afklar først:
»Hvorfor kræves netop 75 HRB?«
Begrundelsen er vigtigere end tallet 75 alene.
Seks: Et ønske om 75 HRB handler måske om andet end netop 75 HRB
Kunden kan svare:
»Fordi materialet er svært at koldstukke.«
Spørgsmålet bliver så:
Hvorfor er formningen vanskelig?
Ved høj formningslast kan hårdhed være et relevant spor;
Ved lokale revner er hårdhed alene utilstrækkelig;
Ved kort værktøjslevetid skal materiale, smøring og værktøj vurderes sammen;
Skal kunden senere spånbearbejde, skal dette trin også indgå.
Kundens angivne mål er:
75 HRB.
Materialeingeniørens opgave er at forstå:
Hvilket produktionsproblem målet skal løse.
Det gør den tekniske service målrettet.
Syv: Et egnet procesvindue er vigtigere end lavest hårdhed
Et stabilt koldstukningsmateriale kan ikke beskrives med et isoleret hårdhedskrav.
Afhængigt af produktet skal der også vurderes:
Styrke, duktilitet, mikrostruktur, overfladekvalitet, træktilstand, smøring og faktisk deformation.
Det kan sammenlignes med en bil.
Blødere dæk eller affjedring er ikke automatisk bedre.
God funktion kræver et hensigtsmæssigt samspil mellem systemerne.
Det gælder også materialet ved koldstukning.
Vi søger et egnet procesvindue.
Her skal materialet være formbart uden at kompromittere viderebearbejdningen og samtidig være ensartet mellem batch og ruller.
Det giver mere mening end alene at kræve:
HRB ≤ en bestemt værdi.
Helheden skal fungere.
Otte: Materialet kan tilpasses, men kan ikke alene kompensere for hele produktionssystemet
I praksis ses undertiden følgende mønster:
Værktøjet er svært at indstille — sænk materialets hårdhed.
Maskinlasten er høj — sænk hårdheden.
Produktet er svært at forme — sænk igen hårdheden.
Materialet kan naturligvis optimeres.
Det er dog ikke en universel regulering af alle procesforhold.
Materiale, værktøj og maskine har hver deres begrænsninger og opgaver.
Hvis alle problemer håndteres ved at sænke styrken, kan udfordringer i produktionssystemet blot blive flyttet over på råmaterialet.
En samlet teknisk tilgang søger:
Det bedst mulige samspil mellem materiale, værktøj, maskine, smøring og proces.
Ét led kan ikke forventes at kompensere uden grænse for de øvrige.
Ni: Hvorfor spørger Creation Group ofte ind til begrundelsen?
Kunden spørger:
»Kan det gøres blødere?«
Det korteste svar er:
»Ja.«
Eller:
»Nej.«
Vi vil hellere først spørge:
»Hvorfor har I brug for lavere hårdhed?«
Er formningen vanskelig?
Er værktøjslevetiden for kort?
Er maskinlasten høj?
Eller kræves efterfølgende NC-bearbejdning?
Svaret hjælper med at afgøre, om hårdhed, struktur, bearbejdningstilstand eller andre forhold skal justeres.
Nogle gange er yderligere blødgøring den rigtige løsning.
Andre gange viser undersøgelsen:
Hårdheden er ikke det afgørende problem.
Det er et centralt princip i Creation Groups arbejde med materiale til koldstukning:
Et angivet tal skal forstås i sin procesmæssige sammenhæng.
Ingeniørens vurdering
Det bedste materiale er det, der passer bedst til opgaven, ikke nødvendigvis det blødeste.
For høj hårdhed kan hæmme formning; for lav hårdhed passer heller ikke nødvendigvis til viderebearbejdningen.
En god materialetilstand holder et rimeligt, stabilt og reproducerbart procesvindue gennem kundens samlede produktion.
Når kunden næste gang siger:
»Vi ønsker 75 HRB«,
vil vi derfor først afklare:
»Hvorfor netop 75?«
Den begrundelse kan bringe os nærmere løsningen end en yderligere sænkning på nogle få HRB.
Om Creation Group
Creation Group arbejder med tråd til koldstukning, profiltråd og særlige materialer til koldformning.
Vi vil forstå slutproduktet, procestrinene og den konkrete udfordring bag en bestilling af stålkvalitet, dimension og hårdhed.
Forstå opgaven, og tilpas materialet.
Struktur, procesvindue og fremstillingsrute skal vurderes konkret med produkt, maskine og driftsforhold. Her ligger værdien af materialeteknisk service.