Kundene ønsker ofte ikke bare «lav hardhet», men «lettere å forme».
Når man produserer koldformingsmaterialer, hører man ofte en veldig kjent setning fra kundene:
«Kan dette materialet bli litt mykere?»
Noen kunder spesifiserer ikke en konkret hardhet, men sier bare «mykere, så det er lettere å forme»; andre ønsker å redusere fra 90 HRB til over 80; og igjen vil noen spørre:
«Kan vi få det til 75 HRB?»
På overflaten virker det ganske enkelt: siden det er vanskelig å jobbe med et hardt materiale, kan man jo bare gjøre det mykere.
Men er det virkelig slik at jo mykere materialet er, jo bedre er det?
Svaret er:
Nei.
Hva kundene egentlig trenger, er som regel ikke en spesielt lav hardhetstall, men de ordene som ligger bak tallet:
God koldformbarhet, lett å bearbeide og stabil prosess.
I. Hvorfor sier kundene alltid «litt mykere»?
Dette uttrykket er faktisk ganske lett å forstå.
En deig som er for hard er tung å trykke ut; hvis den er litt mykere, blir den naturligvis lettere å forme.
Stål har en lignende prinsipp.
Ved omtrent like forhold krever materialer med høyere styrke og hardhet vanligvis større belastning ved kald deformasjon. På produksjonsgulvet kan dette manifestere seg i økt belastning på utstyret, økt påkjenning på formene, dårligere flyt av materialet og vanskeligere justering av maskinene.
Så når kundene sier:
«Gjør det litt mykere for meg.»
Går det ofte ikke så mye på materialvitenskap, men forteller oss heller:
«Jeg vil at dette produktet skal være lettere å produsere.»
Problemet starter akkurat her.
For «lett å produsere» avgjøres ikke bare av hardheten.
II. Er 80 HRB nødvendigvis bedre å koldforme enn 85 HRB?
Ikke nødvendigvis.
La oss anta to ruller med samme materialtype:
Material A: 80 HRB
Material B: 85 HRB
Ser man bare på tallene, vil mange umiddelbart velge 80 HRB.
Men hvis rullen med 80 HRB har ujevn struktur og dårlig overflate, mens rullen med 85 HRB har jevn struktur, god overflate og stabil bearbeidingsstatus, vil resultatet i praksis ikke nødvendigvis være bedre med 80 HRB.
Årsaken er enkel:
Koldformemaskinen former ikke bare et tall på hardhetsmåleren, men en hel rulle med ekte materiale.
Den må takle materialets styrke, duktilitet, struktur, overflate, smøring, bearbeidingsherding og hvordan disse egenskapene er jevnt fordelt over hele rullen.
Så hardhet er viktig, men det er bare én av flere indikatorer.
Å senke HRB-verdien betyr ikke at koldformeevnen automatisk blir bedre.
III. For hardt materiale er det vanskelig å bearbeide, men for mykt kan det også skape problemer
Dette punktet overses lett.
Hvis materialet er for hardt, kan det føre til økt formingsbelastning og større belastning på verktøyet, og prosessfensteret for produkter med stor deformasjon kan bli smalere.
Så det er naturlig å tenke:
Da gjør vi det enda mykere.
Men materialet skal gjennom flere fremstillingsprosesser etterpå.
Noen produkter må dreies, bores eller bearbeides med NC-maskin etter koldformingen, mens andre trenger karburering, herding eller annen varmebehandling.
Hvis man bare fokuserer på lavest mulig hardhet for en enkelt koldformingsprosess, kan man løse problemene i den prosessen, men samtidig skape nye utfordringer for neste fremstillingssteg.
Så det man egentlig bør finne er ikke:
den laveste hardheten,
men:
materialetilstanden som passer best for hele fremstillingsløpet.
Disse to begrepene er helt forskjellige.
IV. Kulegjøring av materialer er ikke en konkurranse om hvem som klarer å gjøre det mykest
Når kundene ber om et mykere materiale, følger det ofte med en kommentar:
«Da må dere bare gjøre en ekstra kulegjøring.»
Kulegjøring er virkelig en viktig metode for å forbedre koldbearbeidbarheten til visse mellomkarbonholdige stål, legerede stål og høykarbonholdige stål.
Men det viktigste målet med kulegjøring er ikke bare å senke hardheten.
Vi er mer opptatt av hvordan strukturen inni materialet ser ut:
- Hvilken form har karbidene?
- Er de jevnt fordelt?
- Finnes det store, grove strukturer?
- Er overflaten og kjernen like?
- Er tilstanden stabil over hele rullen?
Det er som å lage ris.
Det hjelper ikke å ha mest mulig vann; det må være passe mykt og jevnt gjennomgående for at det skal smake godt.
Også med materialer er det slik.
Et flott lavt hardhetstall betyr lite ingeniørmessig verdi hvis det tilsvarer en ugunstig mikrostruktur.
Så:
Målet med kulegjøring er å oppnå en struktur som egner seg for videre bearbeiding, ikke bare å prøve å oppnå lavest mulig HRB-verdi.
5. «90 kan oppnås, hvorfor ikke 75?»
Dette er et svært typisk spørsmål på stedet.
Ta for eksempel en viss type mediumkarbonlegeringsstål som for tiden har en leveringstilstand på omtrent 90 HRB, og kunden ønsker det enda mykere.
85?
80?
Til slutt spør kunden kanskje direkte:
«Kan dere lage det til 75?»
Fra et innkjøpers synspunkt virker denne logikken ganske naturlig:
Hvis 90 kan reduseres til 85, og 85 til 80, burde da ikke 80 kunne gå ned til 75 også?
Men materialer er ikke som temperaturen på en aircondition.
Det går ikke bare å trykke på «-» og senke temperaturen stadig videre.
Hvert stål har sin egen sammensetning og mikrostrukturelle egenskaper, og hvilken hardhet man til slutt kan oppnå, avhenger også av faktorer som materialdimensjoner, utgangsmikrostruktur, varmebehandlingsstatus og etterfølgende bearbeidingsprosesser.
Når målet derfor nærmer seg materialets praktiske grenser, blir det ofte mer komplisert enn bare å optimalisere prosessen litt ytterligere.
I slike tilfeller bør det faglige svaret ikke være:
«Ja» eller «Nei».
Man bør først spørre:
«Hvorfor må det akkurat være 75 HRB?»
For dette svaret er mye viktigere enn selve tallet 75.
6. Kunden vil ha 75 HRB, men kanskje trenger de egentlig noe helt annet enn 75 HRB
La oss si at kunden svarer:
«Fordi det nå er vanskelig å koldslå.»
Så blir det egentlige spørsmålet:
Hvorfor er det vanskelig å koldslå?
Hvis formingslasten er for høy, kan hardheten være et mulig tiltak;
Er problemet lokale sprekkdannelser, bør man ikke kun se på hardheten;
Har verktøyet kort levetid, må man også vurdere samspillet mellom materialet, smøringen og verktøyet;
Om kunden senere skal maskinbearbeide delene, må man ta alle etterfølgende prosesser i betraktning.
Slik sett gir kunden oss:
75 HRB.
Det materialingeniøren egentlig bør forstå, er:
Hvilket produksjonsproblem han prøver å løse.
Det er forskjellen mellom teknisk service og å bare ta imot bestillinger.
7. Viktigere enn «lavest mulig hardhet» er «den riktige prosessvinduet»
Et virkelig stabilt koldslåstål bør ikke bare ha én isolert hardhetsgrense.
Vi må vanligvis også vurdere sammen med produktet:
Styrke og duktilitet, mikrostruktur, overflatekvalitet, trukningsprosessens tilstand, smøringstilstanden og den faktiske deformasjonsgraden.
Man kan sammenligne det med å kjøre bil.
Dekk er ikke nødvendigvis bedre jo mykere de er, og fjæringen er ikke nødvendigvis mer behagelig jo mykere den er.
En virkelig god bil er den der alle systemene passer godt sammen.
Det samme gjelder for koldslåmaterialer.
Det vi egentlig søker, er et passende prosessvindu.
I dette vinduet er materialet både lett å forme, uten at det påvirkes negativt av å være for mykt for etterfølgende produksjon, samtidig som det holder stabil kvalitet fra batch til batch og fra rull til rull.
Dette er mye mer meningsfullt enn å bare fastsette:
HRB ≤ et visst tall
Det er langt mer nyttig.
8. Material kan komplementere prosessen, men det kan ikke ta skylden for hele produksjonssystemet
På fabrikken oppstår det av og til følgende situasjon:
Møllene er vanskelige å justere – materialer bør være litt mykere.
Utstyret har høy belastning – materialer bør være litt mykere.
Produktet er vanskelig å forme – igjen: materialer bør være litt mykere.
Materialene kan selvfølgelig optimaliseres.
Men materialene er ikke en universalregulator.
Materialer har sine egne grenser, formene har sine oppgaver, og utstyret har også sine egne kapasiteter.
Hvis alle problemer til slutt løses ved å redusere materialenes styrke, kan det fort skje at problemene i produksjonssystemet bare flyttes over på råvarene.
En virkelig moden ingeniørtilnærming burde være:
At materialer, former, utstyr, smøring og prosesser sammen finner den mest passende kombinasjonen.
Istedenfor å kreve at ett enkelt ledd alltid må gi etter.
9. Hvorfor spør Creation Group ofte ekstra: «Hvorfor?»
Kunden spør:
«Kan det bli litt mykere?»
Det enkleste svaret ville naturligvis vært:
«Ja, det går.»
Eller:
«Nei, det går ikke.»
Men vi foretrekker å spørre videre:
«Hvorfor trenger du det enda mykere?»
Er det fordi koldformingen er vanskelig? Har formene for kort levetid? Er utstyret overbelastet? Eller skal produktet etterpå bearbeides med NC-maskiner?
Når vi har klargjort dette spørsmålet, kan vi avgjøre om kunden egentlig trenger å justere hardheten, strukturen, bearbeidingsstatusen eller andre aspekter av prosessen.
Noen ganger er det faktisk nødvendig å gjøre materialet mykere.
Andre ganger oppdager vi imidlertid:
Det som egentlig må løses, er ikke hardheten.
Dette er også noe Creation Group konsekvent holder fast ved når de jobber med koldformingsmaterialer:
Kundene gir oss et tall, men vi ønsker å se prosessen bak tallet.
Ingeniørperspektiv
Koldformingsmaterialer er ikke best når de er så myke som mulig, men når de passer best.
For hardt materiale kan være vanskelig å forme; for mykt materiale er kanskje heller ikke egnet for etterfølgende produksjon.
Et virkelig godt materiale er ikke det som presser én enkelt parameter helt i ytterste grense, men det som gir kunden et rimelig, stabilt og gjentakbart prosessområde gjennom hele produksjonsprosessen.
Så neste gang du hører:
«Jeg vil ha 75 HRB.»
Vil vi helst først spørre:
«Hvorfor akkurat 75?»
For å finne svaret på dette «hvorfor», kommer man nemlig ofte nærmere den egentlige løsningen enn ved å senke hardheten med noen få HRB-enheter.
Om Creation Group
Creation Group spesialiserer seg på koldformingswire, profilerte tråder og spesielle koldformede materialer.
Vi leverer ikke bare en bestemt type, en bestemt størrelse eller en bestemt hardhet, men ønsker å forstå hvilket produkt materialet skal brukes til, hvilke prosesser det skal gjennom og hvilke problemer det skal løse.
Vi klarlegger problemstillingen grundig og tilpasser materialet deretter.
De resterende aspektene som dreier seg om materialstruktur, prosessområder og konkrete produksjonsløp, bør vurderes ut fra produktet, utstyret og lokale forhold – det er nettopp her materialingeniørtjenesten får sin sanne verdi.