《Hvorfor opstår der stadig problemer ved koldformning, selvom materialet er godkendt?》
Materialet er “godkendt”, hvorfor opstår der alligevel problemer på fabrikken?
I produktionen med koldformning opstår der ofte følgende situation:
Efter materialeindtagelsen er alle materialecertifikater til stede, den kemiske sammensætning overholder standarderne, og trækstyrke, hårdhed samt dimensionstolerancer ligger inden for de krævede grænser. Ved behov foretages endda en tredjepartsundersøgelse, og resultatet er stadig acceptabelt.
Men når materialet rent faktisk indsættes i koldformningsmaskinen, opstår der problemer:
Revner, foldninger, utilstrækkelig fyldning af R-kantene, udsving i produktmålene, unormal slid på værktøjerne – ja, selv inden for samme batch kan materialet opføre sig helt forskelligt på forskellige maskiner og med forskellige værktøjer.
I sådanne situationer er det mest almindelige spørgsmål fra gulvet:
Er der mon noget galt med materialet?
Dette skøn er ikke nødvendigvis forkert, men man bør heller ikke drage konklusioner for hurtigt.
I koldformningsprocessen er begrebet “materiale godkendt” nemlig ikke det samme som “stabilt koldformningsforløb”.
Standarder afgør kun “om materialet er godkendt”
Materialestandarders funktion består i at angive hvilke grundlæggende tekniske betingelser, som materialet skal opfylde.
F.eks.:
- Om den kemiske sammensætning ligger inden for de tilladte grænser;
- Om dimensioner og tolerancer er i overensstemmelse med kravene;
- Om mekaniske egenskaber såsom trækstyrke, tværsnitssammenkrympning og hårdhed opfylder normkravene;
- Om overfladen er fri for synlige fejl;
- Om leveringszustanden overholder ordren eller det tekniske specifikationsdokument;
- Ved behov: Om indeslutninger, decarburisering og mikrostruktur opfylder de fastsatte krav.
Disse punkter er yderst vigtige.
Uden standarder har materialet ingen fælles kvalitetsnorm; uden testmetoder har køber og sælger svært ved at vurdere, om materialet lever op til aftalte krav.
Derfor udgør standarder fundamentet for kontrol af materialekvalitet.
Men standarderne besvarer primært spørgsmålet:
Opfylder dette parti materiale de gældende krav?
De giver derimod ikke direkte svar på:
Kan dette parti materiale under en specifik kundes komponentkonstruktion, med et bestemt værktøj, på en given koldformningsmaskine og under en bestemt smøreforhold, opretholde stabil produktion over længere tid?
Det er netop denne forskel mellem standardvurderingen og den tekniske bedømmelse.
Det, der betyder noget på koldformningsområdet, er ”stabiliteten”
Koldformning er ikke blot at trykke materialet til den ønskede form, men snarere en proces, hvor materialet undergår stor plastisk deformation i formen.
I denne proces påvirkes materialet samtidig af kompression, radialstrømning, lokal trækbelastning, skærkraft og friktion.
Hvad der reelt afgør stabiliteten på arbejdspladsen, handler ikke kun om selve materialet, men også om:
- Om produktets konstruktion egner sig til koldformning;
- Om formens afrundninger er valgt hensigtsmæssigt;
- Om deformationsgraden pr. gang er for stor;
- Om antallet af formningsoperationer er fordelt på en passende måde;
- Om maskinernes stivhed er tilstrækkelig;
- Om formenes koaksialitet er stabil;
- Om det fosfaterte og sæbede belægning er jævnt fordelt og holdbart;
- Om smøringen når kontinuerligt frem til områder med stor deformation;
- Om formtemperaturen kan kontrolleres ved løbende produktion.
Så det, der virkelig optager folk på koldformningsområdet, er ikke blot spørgsmålet om ”godkendt eller ikke-godkendt”, men snarere:
Efter at materialet er kommet ind i mit processystem, kan det så flyde jævnt, forme sig stabilt og produceres stabilt i masseproduktion?
Hvorfor kan et godkendt materiale alligevel være uegnet til en bestemt proces?
Grunden er ganske enkel: Standarder angiver et interval, mens processerne kræver optimal tilpasning.
Selv med samme stålsort har alle kemiske komponenter værdier inden for standardens grænser, men hvis elementer som C, Mn, Cr, Mo og B befinder sig forskellige steder inden for disse intervaller, vil materialets deformationsmodstand, dets respons ved globulerende udglødning og dets adfærd under varmebehandling kunne variere.
Materialet kan overholde kravene til overfladekvaliteten, men bruges det til produkter med almindelig deformationsgrad, er der muligvis ingen problemer. Bruges det imidlertid til produkter med høj deformationsgrad, komplekse hovedtyper eller bilsikkerhedskomponenter, kan selv små lokale fejl forstørres.
Selv efter fosfat- og sæbebehandling kan det ske, at belægningen har mangelfuld vedhæftning og dårlig duktilitet. Hvis belægningen pulveriseres eller falder af efter første koldformningsgang, risikerer efterfølgende arbejdsgange at blive udsat for lokal tørfriktion.
Det er heller ikke usædvanligt, at samme rulle materiale giver stabile resultater på én maskine, men problematiske resultater på en anden. Det skyldes, at maskinstivhed, formpræcision, smøreforsyning og formtemperaturen kan variere fra maskine til maskine.
Dette viser, at problemet ikke altid ligger udelukkende hos materialet, men ofte også i sammenhængen mellem materialet og processystemet.
Hvordan skal ingeniører vurdere situationen?
Når der opstår uregelmæssigheder ved koldformning, anbefales det ikke umiddelbart at konkludere, at ”materialet er problematisk” eller at ”kundens proces er problematisk”.
En mere professionel tilgang indebærer en hierarkisk fejlfinding:
Først: Kontroller, om materialet overholder ordrestandarderne og tekniske specifikationer.
Sekund: Undersøg, om materialet opfylder de faktiske deformationskrav for det pågældende produkt.
Tredje: Vurder overfladebehandlingen, især fosfat- og sæbebelægningens jævne fordeling, vedhæftning og duktilitet.
Fjerde: Gennemgå formdesign, afrundinger, fordelingen af arbejdsgange og deformationsgraden pr. gang.
Kun på denne måde kan man gå fra en ren ”godkendelsesvurdering” til en egentlig ”teknisk vurdering”.
Kapitlets konklusion
At materialet opfylder standarden er en nødvendig, men ikke tilstrækkelig betingelse for koldformning.
Standarden fastlægger materialets minimumskrav, mens ingeniørarbejdet sikrer stabil masseproduktion.
Derfor kan man ikke vurdere koldformningsmaterialer alene ud fra materialecertifikater eller udelukkende baseret på stålsort og kemisk sammensætning.
En virkelig professionel vurdering af koldformningsmaterialer skal ske direkte på fabriksgulvet:
Hvordan vil dette rullede materiale flyde, når det kommer ind i formen?
Vil der opstå variationer under kontinuerlig produktion?
Kan det opretholde langvarig stabilitet under kundens maskiner, værktøjer, smøring og temperaturkontrol?
Dette er de egentlige spørgsmål, som ingeniørarbejdet inden for koldformning skal besvare.
Således er hovedpointen i kapitel 1:
Selv om materialet opfylder standarden, beviser det kun, at det har de grundlæggende betingelser for at gå i produktion; først når koldformningen er stabil, er materialet virkelig kompatibelt med produktionsprocessen.