Kapitel seks: Trækning ændrer både diameter og materialetilstand
En almindelig situation i produktionen er:
Samme stålkvalitet, stålværk og slutdiameter kan give forskellige resultater: Ét batch kører godt, mens et andet giver ustabil formning, manglende hovedudfyldning eller enkelte revner.
Hvor ligger forskellen?
Trækning betragtes ofte som en ren dimensionsændring, hvor korrekt slutdiameter er nok.
Forløbet er mere sammensat.
Trækning ændrer også materialets efterfølgende egnethed til koldstukning.
Et: Samme slutmål betyder ikke samme forhistorie
Ved en slutdiameter på 10 mm kan ét batch være startet ved 11 mm og et andet ved 13 mm.
Slutdiameteren er ens, men det sidste materiale har gennemgået større deformation.
Mere trækdeformation øger normalt hårdhed og styrke og ændrer den kraft, der kræves ved efterfølgende koldstukning.
Vurder derfor både slutdimensionen og:
Udgangsdiameteren og den samlede reduktion.
To personer kan nå samme bjergtop med henholdsvis svævebane og vandring. Slutstedet er ens, men tilstanden ved ankomsten er forskellig.
To: Stor reduktion i ét træk og flere mindre træk giver ikke samme forløb
En stor diameterreduktion kan udføres i ét eller flere træk.
For stor reduktion i ét træk kan øge kontakttryk, friktion og temperatur og give forskellige ændringer ved overflade og i det indre.
Flere træk er dog ikke automatisk bedre.
Mange træk kan også akkumulere friktions- og deformationspåvirkninger.
Det afgørende er fordelingen pr. træk, herunder det sidste træks egnethed.
Både den samlede reduktion og det sidste træk har betydning.
Derfor kan samme valsetråd få forskellig koldstukningsadfærd efter bearbejdning hos forskellige trådproducenter.
Tre: Materialet reagerer på den tidligere belastningsretning
Ved trækning forlænges tråden hovedsageligt fremad.
Ved koldstukning trykkes materialet sammen og strømmer mod hovedet og udad.
Materialet skifter altså fra trækbelastning til trykbelastning.
Efter plastisk deformation i én retning kan begyndelsen på flydning ved modsat belastning ændres. Dette kaldes Bauschinger-effekten.
Forenklet sagt:
Den tidligere trækdeformation påvirker den efterfølgende respons.
En øget trækstyrke efter trækning betyder derfor ikke, at modstanden mod trykdeformation ved koldstukning stiger i samme forhold.
Vurder både trækstyrke, hårdhed og den efterfølgende deformationsretning.
Fire: Deformationshærdning og retningsafhængig respons virker sammen
Trækning gør normalt materialet hårdere gennem deformationshærdning.
Ved overgang fra træk til tryk kan Bauschinger-effekten samtidig påvirke flydningen.
De to virkninger kan eksistere samtidig:
- Større trækdeformation øger normalt modstanden mod videre deformation;
- Ved modsat belastning kan trykflydningen samtidig begynde tidligere.
Hvilken virkning der dominerer ved start og senere deformation, afhænger af materiale, udgangstilstand og trækdeformation.
Man kan derfor hverken generelt kræve mindst mulig trækning eller bruge Bauschinger-effekten som argument for størst mulig trækning.
Der skal findes et egnet interval.
Intervallet er forskelligt for stålkvaliteter, dimensioner og produkter.
Fem: Hvorfor er bainitiske stål uden efterfølgende sejhærdning særligt relevante?
For visse bainitiske og højstyrkestål beregnet til anvendelse uden efterfølgende sejhærdning kan Bauschinger-effekten være tydelig ved overgangen fra trækning til koldstukning.
Disse stål har høj styrke. Trækstyrken kan øges yderligere ved trækning, uden at trykdeformationsmodstanden ved koldstukning stiger i samme forhold.
Det er en relevant egenskab ved kombinationen af koldhærdning og koldstukning for sådanne stål.
Vurder derfor både styrke, hårdhed, trækdeformation, produktionstidspunkt og faktisk koldstukningsadfærd.
Seks: Hvorfor kan opførslen ændres efter lagring?
Nogle materialer fungerer umiddelbart efter trækning, men opfører sig anderledes efter en lagringsperiode.
Den indre tilstand er ikke nødvendigvis stabil straks efter trækningen.
Tid og temperatur kan medføre yderligere ændringer i styrke og efterfølgende deformationsrespons.
Ved batchsammenligning bør følgende derfor afklares ud over stålkvalitet og prøvningsrapport:
- Hvornår blev de to batch trukket?
- Hvor længe blev de lagret efter trækning?
- Var der væsentlig forskel i lagringsmiljøet?
Disse almindelige registreringer kan give afgørende spor.
Syv: Hvad bør sammenlignes ved en fejl?
Ved forskellig koldstukningsadfærd for samme stålkvalitet og dimension bør følgende først sammenlignes:
- Dimension før trækning;
- Dimension efter trækning;
- Antal træk;
- Reduktion i sidste træk;
- Udstyr og tidspunkt for viderebearbejdning;
- Lagringstid efter trækning;
- Om fejlen følger bearbejdningsbatchet.
Hvis fejlen ændres med bearbejdningsbatchet, mens maskine, værktøj og produkt er uændrede, bør trækforløbene undersøges nærmere.
En konstateret parameterforskel er dog ikke i sig selv en årsagskonklusion.
Ændringen i trækforløbet skal forbindes med egenskaber og produktionsfejl.
Ingeniørens vurdering
Trækning er mere end at reducere diameteren.
Den ændrer styrke, videre deformationsevne og responsen ved skift fra træk til tryk.
Råmaterialet giver grundlaget, og trækforløbet bestemmer tilstanden ved indgangen til koldstukningsmaskinen.
Forskellig formbarhed ved samme stålkvalitet og dimension kan derfor også skyldes trækforløbet, selv om certifikaterne ligner hinanden.
Stålkvalitet, dimension før og efter trækning, antal træk, produktionstidspunkt og fotos kan deles med os ved forskellig produktionsadfærd.
Det kan danne grundlag for en indledende prioritering mellem råmateriale, trækning og koldstukningsproces.
Næste kapitel
Kapitel syv: »Hvorfor opstår der problemer trods fosfat- og sæbebelægning?«
Næste kapitel forklarer, hvorfor en synlig belægning ikke nødvendigvis beskytter tilstrækkeligt gennem hele deformationen.