V předchozí kapitole jsme si představili jednu klíčovou myšlenku:
Dostatečná kvalita materiálu podle normy však nezaručuje automaticky stabilitu procesu studeného tváření.
V druhé kapitole budeme pokračovat:
Co vlastně kontroluje norma? Proč norma nemůže nahradit technologickou verifikaci?
Při nákupu materiálů a posuzování jejich kvality hrají normy velmi důležitou roli.
Normy řeší totiž zcela základní otázku:
Zda daná šarže materiálu splňuje dohodnuté technické požadavky.
Například, zda chemické složení odpovídá stanoveným tolerancím, zda rozměrové odchylky drátu či profilovaného tahu jsou v předepsaných mezích, zda mechanické vlastnosti – pevnost v tahu, relativní stahování průřezu, tvrdost – odpovídají normám, zda na povrchu se vyskytují viditelné trhliny, sklady, zrnění, silné škrábance apod., a zda dodávkový stav odpovídá objednávce.
Některé normy dále upravují metody zkoušek, místa odebrání vzorků, pravidla opakovaných zkoušek, balení, označení a dokumentaci o kvalitě.
Tato informace představuje společný jazyk pro komunikaci mezi dodavatelem a odběratelem o kvalitě materiálu.
Bez norem je hodnocení kvality materiálu velmi obtížné; bez testování není možné rozlišit mezi vyhovujícím a nevyhovujícím materiálem.
Normy tedy rozhodně nejsou nepodstatné.
Naopak, normy představují první překážku, kterou musí materiál projít, než vstoupí do výrobního procesu.
A právě zde tkví problém.
Normy definují pouze základní limity materiálu, nikoliv záruku úspěchu konkrétního procesu studeného tváření.
Normy obvykle stanovují univerzální požadavky platné pro určitou ocelovou skupinu, typ materiálu či dodávkový stav.
Uvažují o tom, zda materiál splňuje základní podmínky použití, nikoliv o tom, zda bude konkrétní díl uvedený zákazníkem stabilně vytvořen.
Například, u stejné ocelové skupiny lze materiál považovat za vyhovující, pokud jeho chemické složení leží v rámci specifikovaných tolerancí.
Na pracovišti studeného tváření však může pozice C, Mn, Cr, Mo, B v rámci tolerancí výrazně ovlivnit deformacní odpor materiálu, reakci na žíhání i chování při následném tepelném zpracování.
Norma vám může pouze sdělit:
Složení nepřekračuje stanovené limity.
Nicméně vám přímo neodpoví:
Zda je tento materiál při studeném tváření s vysokými deformacemi schopen stabilního toku materiálu.
Jiný příklad: Normy stanovují ukazatele jako pevnost v tahu, tvrdost, relativní stahování průřezu.
Ti ukazatelé jsou samozřejmě důležité, ale většinou reflektují chování materiálu v běžných tažných zkouškách či při měření tvrdosti.
Studené tváření však není pouhým tahem.
Je to proces velké plastické deformace, při němž působí kombinace víceosového stlačování, radiálního toku, lokálního tažení, smykového pohybu a tření.
To, že materiál vyhovuje v laboratorních zkouškách, ještě neznamená, že bude stabilní při tvorbě složitých hlaviček, hlubokých otvorů, stupňů, přírub, šestihranů či bezpečnostních součástek automobilů.
Normy se zabývají i kvalitou povrchu.
V rámci normy se kvalita povrchu obvykle posuzuje podle viditelných vad, povolených hloubek a metod kontroly.
Pro produkty s běžnými deformacemi mohou některé drobné defekty zůstat bezproblémové.
Avšak u dílů s vysokou deformací, složitou formou či vysokým rizikem mohou lokální drobné škrábance, sklady, dekarbonizace či vystouplé nečistoty být v procesu studeného tváření zesíleny a stát se zdrojem trhlin.
To je právě největší rozdíl mezi hodnocením dle normy a technologickou verifikací.
Hodnocení dle normy se zaměřuje na to,
zda nějaký parametr překračuje stanovené limity.
Technologická verifikace ovšem sleduje to,
zda materiál dokáže v reálných provozních podmínkách stabilně fungovat.
Zejména u materiálů určených ke studenému tváření existuje několik faktorů, které norma jen těžko pokryje.
První faktor: Vnitřní struktura materiálu a stav krystalických hraničních vrstev.
Například u materiálů po globulizačním žíhání může norma požadovat určitou globulizaci, rozsah tvrdosti či mikrostrukturu v určitém stupni.
Na pracovišti studeného tváření je však důležitější to,
zda karbidy jsou drobné a rovnoměrně rozptýlené, zda jádro i povrch jsou homogenní, zda se v různých vrstvách či místech nevyskytují fluktuace.
Zároveň je nutno věnovat pozornost snadno opomíjenému problému:
Oxidace krystalických hraničních vrstev.
Oxidace krystalických hraničních vrstev souvisí s oxidativní atmosférou při ohřevu, žíhání či dalším tepelném zpracování. Na rozdíl od viditelných trhlin či skládů ji nelze snadno spatřit pouhým okem, avšak podél hraničních vrstev oslabuje lokální pevnost spojení v materiálu.
Při běžném obrábění může mírná oxidace krystalických hraničních vrstev zůstat nepozorovaná; při studeném tváření však dochází k kombinovanému působení stlačování, tažení, smyku a tření, což může slabá místa na hraničních vrstvách proměnit v zárodky mikrotrhlin.
Zejména u produktů s vysokou deformací, složitými hlavičkami, přírubovými díly či bezpečnostními součástkami automobilů se oxidace krystalických hraničních vrstev spolu s povrchovou dekarbonizací, nečistotami, nahrubo obráběnými místy či nedostatečnou mazivostí snadněji stává příčinou prasklin při studeném tváření.
Proto není možné posuzovat vnitřní strukturu pouze podle „globulizace“, ale je třeba zkontrolovat, zda je struktura homogenní, zda jsou hraniční vrstvy čisté, zda na povrchu neexistuje dekarbonizace, oxidace či oslabení krystalických hraničních vrstev.
Norma může materiál ve struktuře považovat za vyhovující, ale technologická verifikace musí posoudit,
zda taková struktura, povrch a krystalické hraniční vrstvy jsou schopny vydržet skutečnou deformaci při studeném tváření u konkrétního zákazníka.
Druhý faktor: Stav materiálu po tažení.
Jedna a ta samá cívka profilovaného tahu může po různých redukcích průřezu, různých průchodech matricí, různých úhlech nástrojů a různých podmínkách mazání vykazovat zcela odlišné hodnoty tvrdosti a pevnosti v tahu.
Materiál může mít pevnost v tahu i tvrdost stále v rámci normy, ale jeho tok, pružnost, riziko prasklin a rozměrová stabilita při studeném tváření se mohou výrazně lišit.
Třetí faktor: Dynamické chování fosfátového maziva na povrchu.
Norma či inspekce mohou konstatovat, že povrch je pokryt ochrannou vrstvou, ale co skutečně zajímá pracoviště studeného tváření, je to,
zda je tento povrchový film rovnoměrný a pevný, zda má dostatečnou pružnost, zda se po první deformaci nezačne drolit či odlupovat, zda bude i na dalších pracovních pozicích stále efektivně mazat.
Studené tváření není statickou zkouškou, ale procesem několika po sobě jdoucích fází velké plastické deformace.
Pokud fosfátový povrchový film vypadá přijatelně pouze při příjmu materiálu, ale po vstupu do formy nedokáže udržet integritu spolu s materiálem, může v určitých místech vzniknout suché tření.
Po zvýšení tření se zhorší tok materiálu, vzroste teplota formy, rozměry dílu i kvalita povrchu začnou kolísat.
Čtvrtý faktor: Strojní a nástrojové podmínky u zákazníka.
Stejná šarže materiálu může v závislosti na konkrétním stroji, přesnosti nástrojů, kvalitě maziva či teplotě formy vykazovat různé výkonové charakteristiky.
Na některých zařízeních s vysokou tuhostí, dobrou souosostí, dostatečným mazáním a precizní regulací teploty se materiál daří stabilně tvářit.
Při přechodu na jiný stroj však, pokud nastanou problémy s dopasováním nástrojů, dostatečným mazáním, rozvržením pracovních pozic či vyvážením teploty, může stejná šarže materiálu vykazovat praskliny, nedostatečné vyplnění formy nebo rozměrové fluktuace.
Všechny tyto aspekty lze jen těžko posoudit pouze na základě materiálové normy.
Proto norma nemůže nahradit technologickou verifikaci.
Technologická verifikace odpovídá na otázku:
Zda daná šarže materiálu dokáže po vstupu do mého výrobního procesu, formy, strojů a systému mazání, produkovat kontinuálně, stabilně a s minimálními fluktuacemi.
Profesionální přístup spočívá nikoli v protikladu normy a technologie, nýbrž v jejich hierarchickém využití.
Norma slouží k potvrzení základního standardu materiálu.
Technická dohoda doplňuje specifické požadavky zákazníka.
Inspekce příjmu materiálu ověřuje shodu mezi jednotlivými šaržemi.
Technologická verifikace při pilotní výrobě sleduje skutečné výrobní chování.
Monitorování sériové výroby posuzuje dlouhodobou stabilitu.
Jen kombinace všech těchto úrovní představuje vhodný způsob hodnocení materiálů pro obor studeného tváření.
Takže hlavní myšlenka druhé kapitoly zní:
Norma řeší otázku „smí-li materiál vstoupit do továrny a být dodán“; technologická verifikace pak odpovídá na otázku „smí-li materiál stabilně vytvářet díly a být vyráběn dlouhodobě“.
Norma je základem, ale není konečným cílem.
Skutečně spolehlivá kontrola materiálů pro studené tváření musí od splnění normy postupovat k technologickému ladění a stabilizaci v reálném provozu.
V dalším díle pokračujeme třetí kapitolou:
Které materiálové ukazatele jsou nejčastěji opomíjeny, a přitom nejvíce ovlivňují stabilitu studeného tváření?