Når sprekker oppdages i hodet, flenskanten eller overgangsradier etter kaldstuking, undersøkes ofte materialet eller verktøyet først.
Men de stedene der defekter vises på ferdigproduktet, er ofte bare de stedene hvor defektene til slutt blir synlige, og ikke nødvendigvis de stedene der de først oppsto.
Noen feil oppstår ved kontinuerlig støping og valsing, andre ved transport og omlasting. Nye feil kan også oppstå under beising, trekking, trådføring, mating og kapping.
Overflatefeil kan følge materialet fra tidligere prosesser eller oppstå i mellomliggende trinn. Kaldstuking endrer feilens form, men gjenoppretter ikke materialkontinuitet som allerede er brutt.
Feilens vei: Kontinuerlig støpt emne → Valsetråd → Transport og omlasting → Beising og videre bearbeiding → Trekking og trådføring → Kaldstuking
I. Kontinuerlig støping: Feil kan starte under emnets overflate
Støpeemnet er utgangspunktet for valsetråden. Unormale oscillasjonsmerker, gassporer under overflaten, slagginneslutninger, fastsittende metallflak og groper kan bli kilder til senere overflatefeil.
Figur 1: Unormale oscillasjonsmerker i et støpeemne. Normale, grunne merker er ikke automatisk feil. Risikoen øker når merkene er unormalt dype eller har sprekker eller slagg ved roten.
Figur 2: Gassporer under overflaten, avdekket ved sliping. Under valsing kan porene presses sammen eller forlenges i valseretningen. Oksidasjon på poreveggene påvirker om de kan sammenføyes pålitelig senere.
Figur 3: Slagg ved eller under støpeemnets overflate. Slagget kan ikke følge stålmatriksens deformasjon. Ved valsing kan det brytes opp, forlenges og utvikles til overflateskorper, folder eller linjære feil.
Figur 4: Fastsittende metallflak på støpeemnets overflate. Under valsing kan flakene tynnes ut og foldes inn i matriksen. En glatt overflate betyr ikke nødvendigvis at grenseflaten er sammenføyd.
Figur 5: Groper i støpeemnets overflate. Grop beskriver utseendet. Opprinnelsen må vurderes mot oksider i bunnen, oppbøyde kanter og sprekker i nærheten.
Ved valsing kan overflatefeil presses sammen, forlenges eller endre retning. En jevn overflate betyr ikke at den opprinnelige materialdiskontinuiteten er borte.
II. Valserietrinnet: Feil kan strekkes ut eller til og med skapes på nytt
Sprekker i støpeemnet kan bli langsgående sprekker i valsetråden. Overflateskorper og slagg kan tynnes ut og forlenges, mens porer under overflaten kan gi avbrutte linjære avvik.
Valsingen kan også skape nye feil. Avvik i sporutfylling, føringer eller valsegap kan danne utstikkende metallkanter. Presses kantene tilbake mot overflaten i senere valsespor, kan folder oppstå. Glødeskall eller fremmedlegemer som presses inn i matriksen, kan også gi lokal diskontinuitet.
Figur 6: Tverrsnitt av en fold. Overflatemetallet er foldet inn som en tunge uten pålitelig sammenføyning langs grenseflaten. Midlertidig lukking av overflaten fjerner ikke den indre feilen.
Figur 7: Skorpe på overflaten av tråden. I forhold til vanlige riper er skorpene ofte preget av flakvis feste, lokale løftninger eller tegn på avskalling.
Figur 8: Tverrsnitt av en overflatesprekk i valsetråd. Sprekken går fra overflaten inn i matriksen. Oksidasjon, avkulling eller avvikende mikrostruktur må undersøkes videre.
Foldinger og sprekker kan til tider se like ut, men deres oppståelsesmekanismer er forskjellige. En folding oppstår når deler av metallet blir foldet inn uten å danne en stabil binding, mens en sprekk representerer et brudd i materialets sammenheng. Derfor må man ikke forene søkeveiene for disse to typene feil uten videre.
III. Transport og omlasting: Støt- og skrapeskader kan bli sprekkstartsteder
Under løfting, nedsetting, stabling og transport kan kveiler kollidere, dras eller gnisse mot hverandre. Dette kan gi riper, inntrykksmerker og oppbøyde metallkanter. Skadene er ofte lokale og tilfeldige, særlig i ytre vindinger og løftekontaktområder.
Figur 9: Støt- og skrapeskader fra transport eller omlasting. Retning og plassering varierer ofte, i motsetning til sammenhengende langsgående skader fra et trekkeverktøy.
Mindre skader gir ikke nødvendigvis umiddelbare avvik ved moderat deformasjon. Ved større deformasjon, komplekse hoder eller tynne flenser kan skadestedet konsentrere tøyningen og forsterkes under kaldstuking.
IV. Beising: Kan avdekke feil og skape nye risikoer
Når beising fjerner glødeskallet, kan tidligere tildekkede sprekker, folder, overflateskorper og groper bli synlige. Et funn etter beising viser derfor ikke i seg selv at feilen ble dannet ved beising.
Rester av glødeskall kan hindre jevn fosfatdannelse. Under trekking kan oksidene knuses, løsne eller presses inn i trådoverflaten.
Figur 10: Rester av glødeskall etter beising. Mørke, langsgående striper må skilles fra oksidrester inne i folder eller sprekker. Fargen alene er ikke nok til en konklusjon.
Mangelfull styring av beising kan også gi gropkorrosjon og ru overflate. Bevar prøver før og etter beising for å skille avdekkede opprinnelige feil fra ny skade.
V. Omformings- og trekkeprosess: Langsgående riper – en ofte undervurdert nydefekt
Omformingsprosessen innebærer ikke bare endring av materialenes dimensjoner, men kan også direkte skade ståltrådens overflate.
Slitte trekkeverktøy, glødeskall eller metallspon i verktøyåpningen, kortvarig svikt i smørefilmen og grader eller unormal kontakt i føringsruller kan gi sammenhengende eller avbrutte langsgående riper.
Figur 11: Lokale riper frembrakt under omformings- og trekkeprosessen. Defektene er fordelt langs ståltrådens lengderetning og ledsages av spor, oppbøyde metallstrukturer eller lokale avskallinger.
Ved korte, sporadiske skader bør harde fremmedlegemer, kortvarig materialpåbygging og lokal kontakt undersøkes. Ved lange, sammenhengende skader med omtrent fast plassering rundt omkretsen bør trekkeverktøy, føringsruller og trådføringen kontrolleres.
Langsgående merker skyldes ikke alltid trekking. Valsesprekker, folder og rester av glødeskall kan få liknende utseende etter trekking. Avklar om feilen fantes før trekking, eller først oppstod etter et bestemt verktøy eller føringspunkt.
Kapittelet omhandler overflateskade fra trekking. Arealreduksjon, antall trekkpasseringer og deformasjonsherding som påvirker kaldstuking, behandles i kapittel VI.
VI. Før selve kaldstukingen: Nye skader i innmatingen overses ofte
Materialet kan få nye overflateskader etter innmating i kaldstukingsmaskinen, men før formingen. Føringsruller, retting og matemekanismer kan ripe tråden. Slitasje, avskallinger og grader i kappekniv eller kappeverktøy kan skade emnets ende- eller sideflate.
Opptrer feilen alltid i samme retning og posisjon, eller endres den tydelig etter bytte av føringsrull eller kappekniv, er det ikke tilstrekkelig å kontrollere materialsertifikatet og den opprinnelige valsetråden alene.
Sju: Hvorfor “arves” feil hele veien fram til ferdigproduktet?
Trekking forlenger materialet, mens kaldstuking gir aksial kompresjon og radial materialflyt. Opprinnelige feil kan forlenges, innsnevres eller lukkes midlertidig. De kan også følge materialflyten til hodet, flensen eller overgangsradien og åpne seg igjen i områder med stor deformasjon.
Figur 12: Sprekk i flenskanten på en kaldstuket del. Fotografiet viser hvor feilen til slutt ble synlig. Utseendet alene fastslår ikke at feilen kom fra materialet.
En langsgående trådfeil beholder ikke nødvendigvis sin rette form i sluttproduktet. Den kan vise seg som hodesprekk, fold i flensen, sprekk i en overgangsradius eller lokal grop. Plasseringen avhenger av produktgeometri, kapperetning og materialflyt.
Feilen kopieres ikke enkelt over til det ferdige produktet, men fortsetter å eksistere etter å ha endret form i hver enkelt prosesssteg.
Åtte: Nøkkelen til å avgjøre feilkilden er å finne «første gang det dukket opp»
Undersøkelse av bare den ferdige sprukne delen er vanligvis utilstrekkelig for å finne opprinnelsesprosessen. En sammenhengende prøverekke fra støpeemne, valsetråd, beiset materiale, trukket halvfabrikat, kappemne og ferdig del kan vise hvor feilen først oppstod.
Er avviket samlet i ett avsnitt av kveilen eller kontinuerlig gjennom hele kveilen? Er retning og omkretsposisjon faste? Endres det ved bytte av verktøy, føringsrull eller kappekniv? Finnes oksidasjon, avkulling eller unormale metallflytlinjer inne i sprekken? Sporene må vurderes sammen med prosessregistreringene.
Ingeniørens synspunkt
Overflatefeil kan oppstå ved kontinuerlig støping, valsing, transport, beising og trekking, eller ved trådføring, mating og kapping i kaldstukingsmaskinen.
Stedet der sluttproduktet sprekker, er ikke nødvendigvis stedet der feilen ble dannet.
Ferdigproduktets feil er resultatet – først når vi finner det stadiet der feilen først dukket opp, kan vi nærme oss dens virkelige opprinnelse.
Formålet med å spore feil tilbake er ikke først og fremst å fastslå ansvar, men å opprette en fullstendig beviskjede som dekker alle prosesssteg.
Ved overflateskorper i valsetråd, langsgående riper, folder eller sporadiske sprekker ved kaldstuking kan du sende materialbetegnelse, dimensjon, feilbilder, formingstrinn og avviksfordeling. Dette gir grunnlag for å prioritere undersøkelser av stålverksmateriale, transportbeskyttelse, beising og trekking eller kaldstukingsutstyr.
Neste episode – forhåndsvarsling
Kapittel seks: «Hvorfor endres samme materiales oppførsel ved kaldstuking etter trekking?»
Neste kapittel beskriver hvordan arealreduksjon, antall trekkpasseringer og deformasjonsherding endrer materialtilstanden ved innmating i kaldstukingsmaskinen.