Kapitola 7: Vhodná povrchová vrstva neznamená, že bude efektivně mazat i po deformaci
Na pracovišti studeného tváření se často setkáváme s následujícími poruchami:
Povrch drátu má rovnoměrnou barvu a hmotnost fosfato-saponifikační vrstvy je v předepsaných mezích, ale po vstupu do stroje na studené tváření může docházet k poprašování či odlupování vrstvy, nedostatečné zásobě maziva, černání dílů, vzniku škrábanců, přilepení materiálu k matrici, rychlejšímu opotřebení nástrojů a v těžších případech dokonce k prasklinám.
Na místě se to často jednoduše připisuje „nevydařené fosfato-saponifikační úpravě“, avšak skutečný problém je často mnohem komplexnější.
Příklad č. 1: Černání těla dílu je pouze jedním z projevů selhání povrchové vrstvy. Na základě barvy nelze přímo určit příčinu; je nutné provést kontrolu samotné vrstvy, mazacího oleje v dutině matrice i lokálního vzestupu teploty.
Vzhled a hmotnost vrstvy vyjadřují statický stav před studeným tvářením; v reálu je ovšem klíčové, kolik z této vrstvy zbývá po tažení a jak dobře si udrží schopnost přilnavosti, roztažnosti a mazacích vlastností při vysokém tlaku, třecím tepelném zatížení a velké deformační změně.
I. Fosfato-saponifikační úprava nemá být posuzována pouze podle celkové hmotnosti vrstvy
Skupina Creation Group zařadila sledování zbytkové hmotnosti tří vrstev po tažení jako každoměsíční rutinní kontrolu kvality. Aktuální zpráva pokrývá 20 sériově vyráběných typů a specifikací ocelových drátů; u každého typu byly odebrány tři vzorky po tažení a sledovány zbytkové hmotnosti tří složek vrstvy.
Z inženýrského hlediska lze tyto složky chápat takto:
Fosforečnan zinečnatý: vytváří nosnou strukturu a slouží jako adhezní podklad pro mazací médium;
Zinečnatý stearan: spojovací mazací vrstva vzniklá saponifikací;
Stearan sodný: zajišťuje zásobu maziva potřebnou pro další tažení a studené tváření.
Kromě hmotností se běžně monitoruje pomocí elektronové mikroskopie morfologie krystalické struktury povrchu vrstvy, její pokryvnost a rozdíly ve distribuci. Hmotnost odpovídá na otázku „kolik ještě zbývá“, zatímco elektronová mikroskopie lépe ukazuje, jak vypadá povrch; teprve kombinace obou metod poskytuje cennější informace než pouhé hodnocení barvy drátu.
Elektronové snímky fosfato-saponifikační vrstvy z měsíčních rutinních zkoušek: slouží k pozorování morfologie krystalické struktury povrchu, pokryvnosti a rozdílů v distribuci. Jeden snímek nemůže nahradit vzorkování z více míst ani praktické ověření při studeném tváření.
Testy hmotnosti fosfato-saponifikační vrstvy v této zprávě jsou prováděny v souladu s normou GB/T 11376-2020. Oproti jednotnému měření celkové hmotnosti před úpravou poskytuje oddělené hodnocení tří zbytkových vrstev po tažení mnohem bližší obraz skutečného stavu materiálu při jeho vstupu do stroje na studené tváření.
Původní grafické tabulky z měsíční zprávy skupiny Creation Group: naměřené hodnoty fosforečnanu zinečnatého, zinečnatého stearanu a stearanu sodného u 20 sériově vyráběných materiálů po tažení.
Aktuální měsíční data leží všude v rozmezí běžné kontroly, což svědčí o celkové stabilizaci stavu tří zbytkových vrstev po fosfato-saponifikační úpravě a tažení. Prezentace této zprávy nemá dokazovat existenci problémů, ale poukazuje na to, že stav povrchové vrstvy nelze posuzovat pouze podle barvy; je nutné pomocí průběžných testů ověřit stabilitu procesu.
Ovšem hmotnost vyhovující normě odpovídá pouze na otázku „kolik zbylo v okamžiku odběru“ a nedokáže samostatně posoudit, zda se vrstva při vysokorychlostním studeném tváření nepoprší, neoloupne, zda vydrží lokální vzestup teploty a zda je dostatečně kompatibilní s mazacím olejem v dutině matrice. To je právě hlavní téma této kapitoly.
dva、proč“uděláno velmi dobře”povrchová vrstva，Po tažení může být výsledek odlišný？
Hmotnost vrstvy po dokončení fosfátování，to pouze ukazuje, že ochranný film byl vytvořen。
Fosfátová vrstva se nemůže roztahovat stejně jako ocelový základ。Materiál po protažení，Povlak je současně stlačován、střih a povrchové protažení：část mazací vrstvy je odstraněna nebo přerozdělena；pokud nedostatečná tažnost vrstvy snižuje její schopnost přizpůsobit se，nebo pokud je nedostatečná adheze k ocelovému podkladu，Mohou se objevit mikrotrhliny、vrstva praská nebo dokonce místy odpadá。
Drobné praskliny na povrchové vrstvě neznamenají její okamžité selhání。Skutečně důležité je, zda po prasknutí je vystavena velká plocha kovového základu，zda mazací vrstva po mydelném procesu dokáže dále pokrývat povrch，a zda zbývající vrstva unese následné za studena tváření。pokud dojde k lokálnímu odhalení podkladu，Po vstupu materiálu do formy dochází snadněji ke zvýšení tření、drhnutí nebo přilnavost formy。
takže，hmotnost vrstvy na dvou cívkách materiálu byla po dokončení fosfátování a mazání podobná，po různých procentech redukce průřezu、po různých tahacích průchodech，stupeň poškození povlaku、stav pokrytí a efektivní zbytková vrstva mohou stále být odlišné。
Proto měsíční testy společnosti Creation Group sledují“kolik zbylo po tažení drátu”，spíše než sledovat vyšší hmotnost vrstvy před úpravou。
tři、spálení je pouze jedním projevem selhání povrchové vrstvy
přesně řečeno，mnoho takzvaných“spálení povrchové vrstvy”，neprotože by fosforečnany hořely jako organické látky。
Během za studena lisování vzniká současně teplo deformace i třecí teplo。Pokud má fosfátová mazací vrstva nebo mazivo vstupující do dutiny formy nedostatečnou odolnost proti teplotě，může dojít k měknutí、tepelné účinky、Rozklad nebo uhlíkování zbytků。
mezitím，Fosfátový skelet může být rozdrcen、vytažení tenké vrstvy nebo odloupnutí。Když selže mazací ochrana，Místní přímý kontakt mezi obrobkem a nástrojem，porucha se může vyvíjet dále podél následující cesty：
tepelné únavy mazací vrstvy → Nosná kapacita olejového filmu klesá → Místní přímý kontakt kovu s kovem → zčernání、drsnost、Přichycení k formě a abnormální opotřebení nástroje。
případ z praxe dva：na povrchu již jsou zřetelné podélné škrábance，Vysvětluje, jak může dojít od poruchy mazací vrstvy ke kontaktu kovu s kovem a adheznímu opotřebení。
proto，zčernání povrchu obrobku，ukazuje pouze, že mazací systém může mít poruchu，Nelze pouze na základě barvy jednoznačně určit problém s fosfátovacím procesem。
čtyři、ochranný film a mazivo v dutině formy，chybí jedna kontrola, není kompletní
Fosfátovo-sapunová fólie poskytuje základní ochranu materiálu před vstupem do formy，Mazivo v dutině formy musí během tváření dále doplňovat mazání，a odvádí část tepla。
i když stav zbytkového filmu na drátu je dobrý，pokud po vstupu do formy klesne viskozita maziva příliš rychle、nedostatečná odolnost proti teplotě，nebo není možné trvale dosáhnout oblasti s vysokou deformací，může stále dojít k zčernání povrchu a jeho poškrábání。
naopak，Pokud po tažení drátu zůstane na povrchu nedostatečná reziduální mazací vrstva，Pouhé zvýšení množství maziva v dutině formy nemusí nutně obnovit původní mazací podmínky。
povlak zajišťuje základnu，Mazivo zajišťuje trvalou ochranu；Rozhodující pro výsledek je vzájemná kompatibilita obou složek v konkrétní formě a technologii。
případ z praxe tři：malé díly vykazují lokální zčernání。i když je neobvyklá plocha malá，stále je třeba vzít v úvahu místo výskytu、hodnocení rychlosti výroby a pravidelnosti nepřetržité výroby。
V. Co znamená odolnost proti teplotě ≥ 900 °C v náročných podmínkách studeného tváření?
Aktuálně používaný filmový systém skupiny Creation Group dosahuje tepelné odolnosti vyšší než 900 °C, což poskytuje dostatečnou rezervu tepelné stability pro studené tváření s vysokým množstvím deformace.
Zde je třeba si uvědomit, že ukazatel tepelné odolnosti povlaku odráží stabilitu filmové vrstvy při působení vysokých teplot a neznamená, že všechny mazací oleje v matricích udržují při 900 °C stejnou viskozitu a mazací schopnosti. V reálné sériové výrobě záleží na vzájemné kompatibilitě mezi povlakem, zbytkovým filmem, mazacím olejem v matrici a jednotlivými operacemi procesu.
Při ověření produktu SCM435 byl dosažen poměr pevnosti k průměru hřídele 79,8 %. Za předpokladu vhodného sladění filmového systému, zbytkového filmu po tažení, mazání matrice a samotného tvářecího procesu již byla dosažena stabilní sériová výroba.
Ukázka sériové výroby v náročných podmínkách studeného tváření u materiálu SCM435: poměr pevnosti k průměru hřídele 79,8 %, po systematickém sladění technologických parametrů stabilní sériová produkce.
Tento příklad ukazuje, že skutečně přesvědčivý není pouze samostatný údaj o tepelné odolnosti ani jednorázová kontrola hmotnosti filmu, ale schopnost materiálu za náročných deformačních podmínek kontinuálně a stabilně vyrábět kvalitní výrobky.
Názor inženýra
Opravdová hodnota fosfátového mazání spočívá nikoli v tom, aby materiál vypadal při uložení do skladu rovnoměrně, ale v tom, aby i po tažení a několikerém studeném tváření zůstal přichycen na místech, která potřebují ochranu, udržel dostatečnou zásobu maziva a nepřetržitě chránil obrobek i formu.
V sedmé kapitole stačí zapamatovat jedinou větu:
To, že materiál vypadá normálně před zpracováním, je pouze výchozím bodem; skutečnou zárukou sériové výroby je dostatek účinného zbytkového filmu po tažení, který při deformaci, vysokých teplotách a v kombinaci s mazáním matrice nepráší, neoškrabuje se a předčasně neztrácí své mazací schopnosti.
Pokud se i vy setkáváte s problémy jako je prášení či odlupování filmu, černání obrobku, spálení, drsnost povrchu, přilepení obrobku k formě nebo abnormální životností forem, zašlete nám informace o typu materiálu, jeho specifikacích, rozměrech před a po tažení, konkrétních problematických pracovištích a fotografie z místa. Skupina Creation Group vám pomůže nejprve určit, zda je nutné hledat příčiny ve zbytkovém filmu, jeho adhezi, mazání matrice či v teplotních a třecích podmínkách.
Oznámení k další epizodě
Osmá kapitola: „Materiál se nezměnil, proč je tváření horší, když se změní konstrukce výrobku?“
Další kapitola se zaměří na to, jak konstrukce výrobku, zaoblení hran, množství deformace v jedné operaci a rozložení jednotlivých fází procesu ovlivňují tok materiálu v rámci formy.