A hidegpréselés helyszínén, amikor fejen, a fröccsperemen vagy az R-saroknál repedéseket észlelnek, sokak első reakciója az anyag vagy a hidegpréselő szerszám ellenőrzése.
Ám a készterméken megjelenő hibák helye gyakran csak a hiba végső megjelenési helye, és nem feltétlenül az eredeti keletkezési hely.
Egyes hibák a kovácsolt öntés és a hengerlés során jönnek létre, mások a szállítás vagy átrakodás közben keletkeznek, míg továbbiak az ecsetelés, a húzás, a vezetés, az anyagellátás és a vágás folyamán jönnek létre.
A felületi hibák akár az előző fázisból is „örökölhetők”, de köztes műveletek során is újonnan keletkezhetnek. A hidegpréselés a hiba megjelenési formáját változtatja meg, ám a már megsérült anyag egységességét nem képes helyreállítani.
A hiba útja: kovácsolt öntvény → hengerelt sodrony → szállítás és átrakodás → ecsetelés és átalakítás → húzás és vezetés → hidegpréseléses alakítás
I. Öntözési szakasz: a hibák akár a billet felülete alatt is kezdődhetnek
A billet képezi a sodronydrót kiindulási alapanyagát. Rendellenes rezgésnyomok, bőr alatti légbuborékok, bekeveredett salak, hegeszkedések és mélyedések mind az ezt követő felületi hibák forrásai lehetnek.
1. ábra: Rendellenes rezgésnyomok öntött billeten. A normális, sekély rezgésnyomok még nem jelentenek hibát; csak akkor nő észrevehetően a későbbi kockázat, ha a nyomok szokatlanul mélyülnek, vagy gyökérzetükön repedések vagy salakbetétel tapasztalható.
2. ábra: Köszörülés után felfedett bőr alatti légbuborékok. Hengerlés során a buborékok összenyomódhatnak, de hosszában elnyúlhatnak is; azonban belső faluk oxidált-e, az befolyásolja, hogy később megbízhatóan össze tudnak-e forraszkodni.
3. ábra: Salakbetétel a billet felületén vagy annak közvetlen közelében. A salakfázis nem képes koordináltan deformálódni az acélalappal, így hengerlés során törékennyé válhat, elnyúlhat, és hegeszkedéssé, behajlásokká vagy vonalszerű hibákká alakulhat.
4. ábra: Heveszkedés a billet felületén. A lemezszerű fémfelrakódás a további hengerlés során elvékonyodhat és az anyagba bekerülhet; a felület látszólag sima maradhat, miközben a belső határfelület nem feltétlenül biztosít valódi kötést.
5. ábra: Mélyedések a billet felületén. Az „mélyedés” csupán a külső megjelenést jellemez, a pontos eredet azonban a mélyedés alján található oxidok, a peremek felcsavarodása és a környező repedések vizsgálatával állapítható meg.
A billet felületi hibái hengerlés során összenyomódhatnak, elnyúlhatnak vagy irányt válthatnak. Az, hogy a felület egyre simábbá válik, nem jelenti azt, hogy a korábbi anyag-diszkontinuitás eltűnt.
II. Hengerlési szakasz: a hibák meghosszabbodhatnak, de újra is keletkezhetnek
A vasöntvény repedései acéltekercs hosszirányú repedéseivé változhatnak, a kérgesedések és bekeveredett szennyeződések elvékonyodhatnak és megnyúlhatnak, az alfelületi légbuborékok pedig szakadozott vonalas eltérésekként jelentkezhetnek.
A hengerlés során magában is keletkezhetnek hibák. A szerszámozás töltetlensége, a vezetőelemek vagy a hengerhézag állapotának rendellenessége fülkéket hozhat létre; ezek a további szerszámozás során visszanyomódnak az anyag felületére, és összehajlásokat eredményezhetnek. Az oxidréteg vagy idegen anyagok az anyagtestbe nyomódva szintén helyi nem egyenletes rétegeket hagyhatnak hátra.
6. ábra: Összehajlási hiba keresztmetszete. A felső réteg fémje nyelvszerűen be van csavarodva, a határfelületen nem jött létre biztos kötés. Annak ellenére, hogy a felület átmenetileg bezárult, ez nem jelenti azt, hogy a belső hiba megszűnt.
7. ábra: Kérgesedés az acéltekercs felületén. A szokásos karcolásokhoz képest a kérgesedések gyakran lemezes tapadást, helyenként felpattanást vagy leválást mutatnak.
8. ábra: Acéltekercs felületi repedésének keresztmetszete. A rajzon látható repedés a felületről a test belseje felé halad; az, hogy jár-e oxidációval, dekarburizációval vagy szokatlan mikroszerkezettel, további vizsgálatot igényel.
Az összehajlások és a repedések külső megjelenése néha hasonló, de keletkezésük mechanizmusa különbözik. Az összehajlásnál a fém egy része becsavarodik, de nem jön létre biztos kötés; a repedés esetében viszont már megszakadt az anyagtest egysége. Ezért a két típus eredetének feltárása nem kezelhető egyszerűen ugyanúgy.
III. Szállítás és átpakolás: ütközési és sérülési nyomok is lehetnek repedések kiindulópontjai
A tekercsek emelés, letekerés, rakodás és szállítás közben ütközhetnek, vethetők, sodródhatnak egymáson, illetve dörzsölődhetnek, ami karcolásokat, benyomódásokat és fémszegélyek felhajlását eredményezhet. Ezek a sérülések általában lokálisak és véletlenszerűek, gyakran koncentrálódnak a tekercs külső peremén vagy az emelés során érintkező helyeken.
9. ábra: Szállítás vagy átpakolás során keletkezett ütközési és súrlódási sérülések. Irányuk és helyzetük általában nem pontosan rögzült, eltérnek a húzóművek okozta folyamatos hosszirányú karcolásoktól.
Az egyszerűbb alakítási mértékkel rendelkező termékek esetében az enyhébb sérülések nem mindig okoznak azonnali eltérést; nagyobb alakítási mértékű, összetett fejformájú vagy vékony frézingű termékek esetében azonban a sérülés helye feszültségkoncentrációt hozhat létre, amely a hidegpréselés során tovább felerősödik.
IV. Savazási szakasz: egyrészt feltárja a hibákat, másrészt hordozhat rejtett kockázatokat is
A savazás során az oxidréteg eltávolítása után az korábban befedett repedések, összehajlások, kötődési hibák és mélyedések fokozatosan megjelennek. Ezért a savazás utáni hibafelismerés nem jelenti azt, hogy a hiba feltétlenül a savazási művelet során keletkezett.
Ha az oxidréteg nem távolítható el teljesen, a maradék oxidok befolyásolják a foszfátos réteg egyenletes kialakulását, és a húzás során megtörhetnek, leválhatnak vagy belepréselődhetnek az acélszál felületébe.
10. ábra: Oxidréteg-maradványok savazás után. A sötét, hosszirányú csíkokat továbbra is meg kell különböztetni az összehajlások vagy repedések belsejében maradt oxidoktól; nem lehet pusztán a szín alapján következtetni.
Helytelen savazási folyamatvezérlés esetén ponthasadozás és felületi érdesség is kialakulhat. Az kérdés, hogy az adott probléma valójában már létező hiba volt, amelyet csak most fedeztek fel, vagy pedig a savazás során keletkezett új hiba, mindenképpen megköveteli a savazás előtti és utáni mintadarabok megtartását összehasonlításhoz.
V. Áthúzás: a hosszirányú karcolások könnyen alábecsült új hibák
Az áthúzás nemcsak az anyag méretének változtatását jelenti, hanem közvetlenül roncsolhatja az acélszál felületét is.
A húzóformák kopása, az oxidréteg vagy fémdarabkák bekerülése a formanyílásba, a kenőfilm ideiglenes meghibásodása, valamint az áthúzókerék és az irányító elemek élekkel való érintkezése vagy abnormális kontaktusa mind-mind folytonos vagy szakaszos hosszirányú karcolásokat okozhatnak.
11. ábra: Az áthúzással keletkezett helyi karcolások. A hibák az acélszál hosszirányában oszlanak el, járhatnak barázdákkal, fémfelhúzódással vagy helyi leszakadásokkal.
A rövid távon, alkalmanként jelentkező karcolások esetén a kemény szennyeződések, az időszakos ragacsos anyagok és a lokális érintkezések állnak a figyelem középpontjában; hosszan tartó, folyamatosan megjelenő, de a kerület mentén viszonylag állandó helyzetű hibáknál pedig elsősorban a húzóformákat, az irányítókerékeket és az áthúzó pontokat kell vizsgálni.
A hosszirányú nyomok azonban nem feltétlenül a húzástól származnak. A húzás hatására a hengerlési repedések, az összehajlások és az oxidréteg-maradványok is hasonló kinézetet ölthetnek. Valójában azt kell tisztázni, hogy a hiba már a húzásba kerülés előtt létezett-e, vagy csak egy bizonyos forma vagy áthúzópont után kezdett megjelenni.
E fejezet csupán a húzás következtében keletkezett felületi sérüléseket tárgyal. A lehúzási arány, a húzófokozatok száma és az edzés hatása a hidegütési tulajdonságokra a hatodik fejezetben külön részletezzük.
VI. Hidegütés előtti szakasz: az utolsó újonnan keletkezett hiba gyakran figyelmen kívül marad
Amikor az anyag belép a hidegzömítő gépbe, de még nem kezdődött el a tényleges alakítás, további felületi sérülések még mindig keletkezhetnek. Az áthúzókerék, az egyenesszabályozó és az adagoló szerkezetek karcolhatják az acélszálat; a vágókés vagy a vágóforma kopása, töredezése és élei pedig a nyersanyag vég- vagy oldalfelületét is sérthetik.
Aki azt tapasztalja, hogy a hibák mindig ugyanabban az irányban és ugyanazon helyen jelennek meg, vagy hogy az áthúzókerék vagy a vágókés cseréjével jelentős változás következik be, annak nem elegendő csupán az anyagminősítést és az eredeti sodronyt ellenőriznie.
7. Miért öröklődnek a hibák egészen a késztermékig?
A nyújtás következtében az anyag hosszirányban megnyúlik, míg a hidegpréselés során axiális összenyomódás és radiális áramlás lép fel. A korábbi hibák meghosszabbodhatnak, elvékonyodhatnak vagy ideiglenesen bezárulhatnak; emellett az anyag áramlása miatt azok a fejre, a frizurára vagy az R-sarokra is átkerülhetnek, majd nagy deformációt szenvedő területeken újra megnyílhatnak.
12. ábra: A hidegpréselt késztermék frizurának szélén jelentkező repedés. A fotó a hiba végső megjelenési helyét mutatja; nem lehet pusztán a kinézet alapján arra következtetni, hogy a hiba feltétlenül az anyagból származik.
A sodronyanyagon található hosszanti hiba a késztermékhez érve nem feltétlenül őrzi meg eredeti egyenes formáját. Megjelenhet a fej szélén törés, a frizura becsukódása, az R-sarok repedése vagy lokális behúzódás formájában; a konkrét helye termékfelépítéstől, a darabolási iránytól és az anyag áramlási pályájától függ.
A hibák nem egyszerűen lemásolódnak a késztermékre, hanem minden gyártási lépés során változó formában tovább élnek.
8. A hiba forrásának meghatározásához kulcsfontosságú megtalálni „az első megjelenést”
Csupán a véglegesen berepedt darabok vizsgálata általában nem elegendő ahhoz, hogy megállapítsuk, melyik gyártási lépésnél keletkezett a hiba. Hatékonyabb módszer, ha mintaláncot építünk ki az acélöntvénytől, a tekercsdróton át, a savazott anyagig, majd a nyújtott félkész termékekkel, a hidegpréselés előtti billettel és végül a késztermékkel zárva, így keressük meg azt a fázist, amelyben a hiba először megjelent.
Az eltérések csak egy adott szakaszon figyelhetők meg a tekercsen, vagy egész tekercs hosszában folyamatosan jelen vannak? A hiba iránya és a kerületi helyzete állandó-e? Változik-e az állapot a szerszámok, vezetőkerék vagy vágókés cseréjekor? Van-e oxidáció, dekarburáció vagy szokatlan fémszálirány a repedés belsejében? Mindezek iránymutatást nyújthatnak a hibakeresésben, de nem alkalmazhatók önállóan, a gyártási jegyzőkönyvek nélkül.
Mérnöki nézőpont
A felületi hibák a rézsűzésből, hengerléssel, szállítás során, a savazás vagy az átalakított nyújtás közben keletkezhetnek, de a hidegpréselő gépen is felmerülhetnek a vezetés, az anyagbetáplálás és a vágás folyamatában.
A késztermékhibák csupán az eredmények; csak akkor juthatunk közel a valódi kiinduláshoz, ha megtaláljuk azt a fázist, amelyben a hiba először megjelent.
A hiba-visszakeresés célja nem a felelősségi körök előzetes elosztása, hanem egy teljes, gyártási folyamatokat lefedő bizonyítéklánc felállítása.
Hasonló esetben – például tekercsdróton fellépő hegek, hosszanti sérülések, becsukódások vagy a hidegpréselés során időnként jelentkező repedések – küldje el nekem az anyag típusát, méreteit, a hibafotókat, a hiba megjelenésének munkahelyét és az anomália eloszlását. Első körben segítek Önnek felmérni, hogy az acélművi alapanyag, a szállításvédelem, a savazás és átalakítás, vagy inkább a hidegpréselő berendezések irányából kellene-e kezdeni a hibakeresést.
Következő rész előzetese
6. fejezet: Ugyanaz az anyag, miért viselkedik másképp nyújtás után a hidegpréselés során?
A következő fejezetben hangsúlyt kap, hogyan befolyásolja a felületcsökkentés mértéke, a nyújtás menet- és fokszáma, valamint a képlékeny keményedés azt, hogy az anyag valójában milyen állapotban kerül be a hidegpréselő gépbe.