Kapitel 7: En god pels er ikke ensbetydende med effektiv smøring efter deformation
På koldformningsområdet opleves ofte følgende afvigelser:
Trådens overflade har en jævn farve, og vægten af fosfat- og sæbebelægningen ligger inden for de gældende specifikationer. Alleigevel kan der, når tråden indsættes i koldformningsmaskinen, opstå afpudring eller afslagning af belægningen, utilstrækkelig smørespare, mørkere farvning af emnerne, ridsefænomener, klæbning til formen samt hurtigere slitage af formene; i alvorlige tilfælde kan det endda udløse revnedannelse.
Feltet tilskriver ofte problemet simpelthen “dårlig fosfat-sæbebehandling”, men den egentlige årsag er sjældent så enkel.
Feltcase 1: Den mørke farvning på emnets skaft er blot ét tegn på, at belægningen har svigtet. Man kan ikke ud fra farven alene fastslå årsagen; det er nødvendigt at undersøge både belægningen, smøremidlet i formhulen og eventuelle lokale temperaturstigninger.
Udseendet og belægningsvægten afspejler kun den statiske tilstand før koldformningen; det afgørende på stedet er, hvor meget belægning der er tilbage efter trækning, og om den under højt tryk, gnidningsvarme og store deformationer fortsat kan holde ved, udvide sig og yde smøring.
I. Fosfat-sæbebehandlingen må ikke reduceres til én samlet belægningsvægt
Creation Group-koncernen har gjort sporing af de tre restbelægninger efter trækningsprocessen til en månedlig rutinemæssig kvalitetskontrol. Denne rapport dækker 20 seriemæssigt producerede ståltrådtyper og -specifikationer. For hver type er der udtaget tre prøver efter trækning, hvormed man har fulgt de tre forskellige delbelægningers vægte.
I teknisk vurdering kan disse belægninger opdeles således:
Zinkfosfat: Danner det bærende skellet og sikrer et godt fundament for smøremidlets vedhæftning;
Zinksæbe: Et kombineret smørelag dannet ved sæberingsreaktionen;
Natriumsæbe: Yder den nødvendige smørespare til efterfølgende trækning og koldformning.
Ud over belægningsvægten inkluderer den daglige kontrol også elektronmikroskopiske observationer af belægningens krystalstruktur, dækningsgrad og variationer i fordelingen. Belægningsvægten svarer på spørgsmålet “hvor meget er der tilbage?”, mens elektronmikroskopet nærmere besvarer spørgsmålet “hvordan ser overfladen egentlig ud?”. Kun i kombination giver disse to metoder bedre muligheder for vurdering end blot at betragte trådens farve.
Elektronmikroskopbilleder af fosfatbelægningen fra den månedlige rutineundersøgelse: Bruges til at observere belægningens krystalstruktur, dækningsgrad og variationsmønstre. Et enkelt billede kan dog ikke erstatte prøvetagning fra flere positioner samt konkrete testresultater fra selve koldformningsprocessen.
Vægtmålingerne af fosfatbelægningen i rapporten følger standarden GB/T 11376-2020. I modsætning til en ren måling af den samlede belægningsvægt før behandlingen, adskiller denne metode observationen af de tre restbelægninger efter trækning og giver dermed et mere realistisk billede af materialets tilstand, når det ankommer til koldformningsmaskinen.
Originaldiagrammet fra Creation Group-koncernens månedlige rapport: Målte resultater for zinkfosfat, zinksæbe og natriumsæbe på 20 seriemæssigt fremstillede materialer efter trækning.
Allee data i denne månedlige rapport ligger inden for de normale kontrollopmålinger, hvilket indikerer, at tilstanden af de tre restbelægninger efter fosfat-sæbebehandlingen og trækningen generelt er stabil. Formålet med offentliggørelsen af denne rapport er ikke at påvise problemer med materialet, men snarere at understrege, at belægningens tilstand ikke alene kan vurderes ud fra farven; det er nødvendigt med løbende kontrol for at sikre processens stabilitet.
En passende belægningsvægt fortæller os blot “hvor meget var der tilbage på tidspunktet for prøvetagningen”; den kan imidlertid ikke give svar på, om belægningen under højhastigheds-koldformning vil pudre, falde af, tåle lokale temperaturstigninger eller passe til smøremidlet i formhulen. Det er netop dette tema, som artiklen ønsker at diskutere.
II. Hvorfor kan en “ganske god” overfladefilm efter træning se anderledes ud?
Filmvægten ved afslutningen af fosfat- og sæbebehandlingen indikerer blot, at filmen er dannet.
Fosfateringsfilmen kan ikke udvides på samme måde som stålbunden. Når materialet trækkes, udsættes filmen for sammenpresning, skæring og udstrækning af overfladen: En del af smørelaget fjernes eller omdirigeres; hvis filmens formbarhed er utilstrækkelig, eller dens klæbeevne til stålbunden mangelfuld, kan der opstå mikrorevner, flagede brud eller endda lokal afblæsning.
Nogle gange viser filmen små revner uden at være helt utilgængelig. Det afgørende er, om store områder af metallet bliver blotlagt efter bruddet, om det sæbede smørelag fortsat kan dække, og om den resterende film kan modstå de efterfølgende koldstansformeringsprocesser. Blotlægger et område sig, vil materialet lettere opleve øget friktion, ridser eller klæbning i formen.
Derfor kan to ruller med lignende filmvægt efter fosfat- og sæbebehandling vise forskellige grad af filmbrud, dækningsgrad og effektiv restfilm efter træning med forskellig reduktionsgrad og antal træningsgange.
Det er også grunden til, at Creation Group Gruppens månedlige test fokuserer på “hvor meget der er tilbage efter træning” frem for blot at jagte højere filmvægt før behandlingen.
III. Brænding er kun ét tegn på filmens svigt
Strikt taget er mange såkaldte “brændte film” ikke resultatet af fosfatsalte, der forbrændes ligesom organiske stoffer.
Ved koldstansning opstår både deformationsvarme og gnidningsvarme. Hvis det sæbede smørelag eller smøremidlet inde i formhulen ikke har tilstrækkelig varmebestandighed, kan det blødgøres, miste sin effektivitet, nedbrydes eller efterlade kuldenedbrydningsrester.
I mellemtiden kan fosfateringsstrukturen blive knust, tyndnet eller løsrevet. Når smøreguarden bryder sammen, kommer emnet og formen lokalt i direkte kontakt, hvilket kan føre til følgende udvikling:
Smørelagets varmetab → Nedgang i oljefilmens belastningskapacitet → Lokale metal-metalkontakter → Sortning, ridser, klæbning og unormal slitage af formen.
Feltcase 2: Overfladen viser allerede tydelige langsgående ridser, hvilket indikerer, at problemet muligvis har udviklet sig fra smørelagsnedbrud til direkte metalkontakt og slidskader.
Derfor betyder sortning på emnets overflade blot, at smøresystemet sandsynligvis er kommet i ubalance; man kan ikke alene baseret på farven konkludere, at det skyldes fosfateringsprocessen.
IV. Både film og smøremiddel i formhulen skal undersøges – mangler man bare én, er analysen ufuldstændig
Fosfat-sæbeoverfladefilmen yder grundlæggende beskyttelse, inden materialet går ind i formen, mens smøremidlet i formhulen fortsat leverer smøring under formprocessen og hjælper med at lede varmen væk.
Selv hvis den resterende film på tråden er i god stand, kan overfladen stadig blive sort og ridset, hvis smøremidlet i formen hurtigt mister sin viskositet, har for ringe varmebestandighed eller ikke når de områder med stor deformation nok.
Omvendt, hvis den effektive restfilm på tråden efter træning er for tynd, kan mere smøremiddel i formhulen ikke nødvendigvis genoprette de oprindelige smøreforhold.
Filmen lægger fundamentet, smøremidlet sørger for kontinuerlig beskyttelse; det er kombinationen mellem disse to faktorer i netop den pågældende form og proces, der afgør slutresultatet.
Feltcase 3: Små emner viser lokale sorte pletter. Selvom området er lille, skal årsagen vurderes ud fra arbejdsstationen, produktionshastigheden og den sammenhængende produktionssituation.
Femte del: Hvad betyder en temperaturbestandighed på ≥900℃ i krævende koldhammersituationer?
Den nuværende belægningssystem hos Creation Group opfylder temperaturbestandighedskrav på over 900℃, hvilket sikrer tilstrækkelig termisk stabilitet ved høje deformationsgrader under koldhamring.
Hertil skal bemærkes, at belægningens temperaturbestandighed angiver systemets evne til at forblive stabilt ved høj varme, men det betyder ikke, at alle formhuls-smøremidler ved 900℃ bibeholder nøjagtig samme viskositet og smøreegenskaber. I den faktiske masseproduktion afhænger det fortsat af den samlede sammenhæng mellem belægningen, restbelægningen, formhuls-smøremidlet og de enkelte arbejdsgange.
Ved verifikationen af produktet SCM435 nåede produktets styrke-totaleffekt-forhold op på 79,8%. Under samspillet mellem belægningssystemet, den efter træning tilbageværende restbelægning, formhuls-smøringen samt formningsprocessen er stabil masseproduktion nu blevet realiseret.
Masseproduktionscase med streng koldhamring af SCM435: Styrke-totaleffekt-forhold 79,8%, stabil masseproduktion efter systematisk procesoptimering.
Dette eksempel viser, at det virkelig overbevisende ikke er et enkelt temperaturtal eller en enkelt test af belægningsvægt, men snarere om materialet under strenge deformationsforhold kan producere konforme produkter kontinuerligt og stabilt.
Ingeniørernes synspunkt
Den egentlige værdi af fosfat-sæbering ligger ikke i, at materialet ser jævnt ud ved indlæggelse på lageret, men snarere i, at det efter træning og ved løbende koldhamring fortsat kan klæbe fast de steder, der har brug for beskyttelse, bevare tilstrækkelige smørereserver og kontinuerligt beskytte både emner og værktøjer.
I kapitel syv behøver du kun huske én sætning:
At materialet fremstår normalt før behandling er blot udgangspunktet; først når der efter træning stadig findes tilstrækkelig effektiv restbelægning, som hverken pulveriserer, falder af eller tidligt mister sin smøreevne under deformation, temperatur og formhuls-smøring, er masseproduktionen reelt sikret.
Hvis du også oplever, at belægningen pulveriserer, falder af, emner bliver sorte, brændt, ru, klæber til formen, eller at værktøjets levetid er unormal, kan du sende os materialets navn, specifikationer, dimensioner før og efter træning, de problematiske arbejdsstationer samt fotos fra stedet. Creation Group kan hjælpe med at vurdere, hvorvidt problemet bør undersøges i retning af belægningsrester, bindingsforhold, formhuls-smøring eller temperatur- og friktionsforhold.
Afslutningsvis – næste afsnit:
Kapitel otte: “Materialet er ikke ændret, så hvorfor bliver det svært at hamre, bare fordi produktets konstruktion ændres?”
I næste kapitel fokuseres der på produktkonstruktion, afrundinger, deformationsgrad pr. gang og fordelingen af arbejdsgangene, og hvordan disse faktorer påvirker materialets strømningsbane inde i formen.