Kylmämuotoiltujen osien pinnalla ilmenee naarmuja, ja työmaalla esitetään usein vaatimus: "Tehkää seuraavan erän materiaalille fosfaattipinnoite vielä vahvemmin."
Onko tämä päätelmä perusteltu? Kyllä. Riittämätön pinnoite voi todellakin heikentää naarmuilta suojaavaa kykyä. Mutta jos kaikki naarmut laitetaan pelkästään "ohuen pinnoitteen" syyksi, saattaa korjaustoimenpiteet vain johtaa entistä enemmän virheisiin.
Keskeistä ei ole se, kuinka paljon materiaalia on tehtaalla pinnoitettu, vaan se, kuinka paljon tehokasta suojaa on jäljellä juuri siinä vaiheessa, jossa naarmuttuminen helposti tapahtuu.
I. Miten naarmut oikeastaan syntyvät?
Työmaalla mainittu "naarmuttuminen" voi sisältää erilaisia ilmiöitä, kuten tahmeaa naarmua ja kovien hiukkasten aiheuttamia raapaisuja, eikä syytä voida määrittää pelkästään muutaman uran perusteella.
Yleisin tahmea naarmu syntyy, kun materiaalin ja muotin välinen suoja kerros lokalisoidusti pettää, metallit joutuvat suoraan kosketukseen, ja korkean paineen sekä suhteellisen liikkeen yhteydessä ne tarttuvat toisiinsa, vedetään ja revitään irti, jolloin syntyy karkea naarmun jälki.
Siksi ensimmäinen kysymys ei ole "kuinka paksu pinnoite on", vaan: miksi juuri tässä kohdassa suoja petti ensin? Kylmämuovauksen voitelupinnoiteen tulee sekä vähentää kitkaa että tarttua materiaaliin ja kestää myös jatkuvaa muodonmuutosta. Tutkimus kylmämuovauksen voitelupinnoitteesta
II. Fosfaattipinnoite ja voitelupinnoite eivät ole sama asia
Tässä käsitellään yleisesti käytettyä teräslangan fosfaatti–saippuajärjestelmää.
Fosfaattipinnoite muodostaa muuntopinnan, joka antaa pohjan jälkiseuraavalle voitelulle ja auttaa eristämään materiaalin muotista; saippuoimisprosessissa muodostuvat metallisaippuat ja niihin tarttuva saippuakerros puolestaan vähentävät kitkaa. Nämä kaksi toimivat yhdessä, eikä riitä, että tarkastetaan vain toinen niistä.
Fosfaattipinnoite voi olla paksu, mutta se ei takaa riittävää saippuoimista; ja vaikka pinnalla olisi runsaasti saippuaa, se ei tarkoita, että se säilyy muovauksen aikana. Lisäksi tutkimukset ovat osoittaneet, että liian paksu saippuakerros voi kertyä muottiin ja heikentää kokoelman mittatarkkuutta. Siksi "vielä vahvemmin" ei ole rajaton parannuskeino. Tutkimus fosfaatti–saippujärjestelmästä
III. Vaikka pinnoitemassa on kunnossa, miksi naarmuja silti voi syntyä?
Ensinnäkin on erotettava: pinnoitemassa on pinnoitteen massa pinta-alayksikköä kohti, ja sitä mitataan yleensä g/m²; pinnoitteen paksuus taas on geometrinen paksuus, jota mitataan μm:ssä. Ne ovat toisiinsa liittyviä, mutta eivät samaa suuretta.
Yksi pinnoitemassatulos ei voi vastata samanaikaisesti seuraaviin kolmeen kysymykseen:
Siksi fosfaattipinnoitteen laatua tarkasteltaessa on otettava huomioon myös pinnoitteen kattavuus, kristallimuoto sekä tarttuvuus, eikä verrattava pelkkää massalukemaa. Tutkimus kylmämuovauksen fosfaattipinnoitteen arvioinnista
- Onko pinnoite tasainen? Keskimääräinen pinnoitemassa voi olla riittävä, mutta se ei takaa, että jokainen kohta on täysin peitetty.
- Ovatko pinnoitteet tiiviisti kiinni? Se, että pinnoitetta on, ei tarkoita, etteikö se irtoaisi muovauksen aikana.
- Ovatko voitelupinnoitteet tehokkaita? Fosfaattipinnoite voi olla hyväksytty, mutta se ei takaa, että saippuoitu tila ja voitelun yhteispeli ovat myös kohdallaan.
IV. Helpoin unohdettava asia on "tila testaushetkellä" ja "tila käytön aikana"
Jos teräslanka saippuoidaan ja sen jälkeen vielä vedetään, niin saippuoituksen jälkeen mitattu pinnoitemassa ei välttämättä kerro suoraan siitä, millainen pinnan tila on, kun lanka tulee kylmämuovauskoneeseen.
Vastaavasti monivaiheinen kylmämuovaus ei tapahdu yhdessä työvaiheessa. Edellinen vaihe jo venyttää pintaa ja vaurioittaa pinnoitetta, ja seuraavassa vaiheessa pinta joutuu edelleen puristukseen ja liukuliikkeeseen. Se, että ensimmäisessä vaiheessa ei ole naarmuja, ei tarkoita, että jälkimmäisissä vaiheissa olisi vielä riittävästi suojaa.
Tämä on myös syy sille, että sama pinnoite voi riittää yhteen osaan, mutta kun siirrytään osaan, jossa pinta venyy enemmän ja liukumat pitenevät, se ei välttämättä enää riitä. Tutkimuksissa, joissa arvioidaan monivaiheisen kylmämuovauksen voitelutehoa, on erityisesti tarkasteltu, miten alkuosan pinnan venyvyys vaikuttaa jälkivaiheiden naarmunsietokykyyn. Arviointi monivaiheisen kylmämuovauksen voitelusta
5. Onko paksuimmalla kalvolla oikeasti jotain hyötyä?
Kyllä on, mutta vain siinä tapauksessa, että ongelma todella johtuu liian ohuesta toimivasta kalvokerroksesta. Emme voi väittää paksuuden merkityksen olevan epäolennaista vain siksi, että vastustamme ajatusta, jonka mukaan pelkkä paksuus ratkaisisi kaiken.
Japan Iron & Steel Works -yhtiön tekemissä kokeissa havaittiin, että testiolosuhteissa paksumpi jäännösfosfaattipuhdistuskalvo antoi paremman tarttumisenestokyvyn; kitkakerroin ei kuitenkaan pienentynyt merkittävästi paksuuden kasvaessa, ja kontaktilämpötila sekä työkalun pintakarheus vaikuttivat myös merkittävästi suorituskykyyn.
Tämä osoittaa, että "helpommin naarmuttumaton" ja "vähemmän kitkainen" eivät ole täysin sama asia, eikä paksuus ole ainoa ratkaiseva tekijä. Näiden kokeiden tuloksia ei voida suoraan soveltaa kaikkien teräslankojen ja -osien yleispäteviksi kalvon vaatimuksiksi. Japan Iron & Steel Works -yhtiön kylmämuovausraportti, kohta 4.
6. Jos naarmuja ilmenee, miten materiaalitoimittajan tulisi tutkia asiaa?
Suositeltavaa on keskittyä kolmeen konkreettiseen vaiheeseen sen sijaan, että fosfaattiaika yksinkertaisesti pidennettäisiin:
Tarkastettavat osiot Mitä tarkistetaan
Käytössä oleva lanka Todellisissa käyttöolosuhteissa: onko fosfaattikalvon massa, saippuakerroksen tila sekä peittävyys ja tarttuvuus poikkeavia?
Näytteet eri työasemilta Mistä vaiheesta naarmut alkavat ilmetä, ja millaisia muodonmuutoksia kyseinen kohta on ennen sitä kokenut?
Ongelmaton ja ongelmallinen erä Verrattavissa olevissa käsittelyolosuhteissa: mitä toistuvia eroja on pintakäsittelyn tilassa?
Jos havaitaan paikallisia peittämättömiä kohtia, on ensin korjattava peittävyyden ongelma; jos kalvo irtoaa helposti, on ensin tarkistettava esikäsittelyn ja kalvon muodostumisen laatu; jos saippuakerros on epänormaali, vastaavan käsittelyn tulee olla oikein säädettynä. Vasta kun todisteet viittaavat liian ohueen kalvoon, pitää kalvon massan lisäämistä painottaa tarkastuksissa.
Varmistuksessa ei myöskään riitä se, että ”pari näytteenotto-osaa onnistuu hienosti”. Verrattavissa olosuhteissa tulee kirjata ylös naarmujen ilmaantumisaika, viallisten osien osuus ja muotin tarttuminen jatkuvassa tuotannossa, jotta varmistetaan parannuksen kestävyys.
Päätelmä
Kylmämuovauksessa naarmujen syynä voi olla liian ohut fosfaattikalvo, mutta naarmujen näkeminen ei vielä takaa, että juuri tämä on syy.
Materiaalitoimittajana meidän tehtävämme on toimittaa asiakkaille paitsi sopiva kalvon massa, myös pintakäsittely, joka vastaa heidän muovausvaatimuksiaan ja toimii vakaudella.
Kalvon massaa tulee korjata tarpeen mukaan, mutta samalla on ratkaistava myös peittävyyden, tarttuvuuden ja voitelun ongelmat. Kalvo on tehtävä oikein, ei vain paksuksi.