«Hvorfor oppstår det problemer med koldformering selv om materialet er godkjent?»
Materialet er «godkjent», hvorfor oppstår det likevel problemer på fabrikken?
I produksjonen av koldformede deler oppstår det ofte en slik situasjon:
Etter at materialet ankommer fabrikken, foreligger det fullstendige materialeklæringer, kjemisk sammensetning er i samsvar med standarden, og både strekkfasthet, hardhet og dimensjonsavvik ligger innenfor de angitte grensene. Ved behov utføres også tredjepartsanalyser, som fremdeles bekrefter at materialet er godkjent.
Men når materialet faktisk settes inn i koldformingsmaskinen, dukker problemene opp:
Sprekker, foldninger, utilstrekkelig fylling i R-hjørnene, variasjoner i produktmålene, unormal slitasje på verktøyene – til og med at samme batch materiale oppfører seg helt ulikt på forskjellig utstyr og med forskjellige former.
På dette tidspunktet er den vanligste spørsmålen på fabrikken:
Er det noe galt med materialet?
Dette vurderingen trenger ikke å være feil, men det er heller ikke riktig å trekke forhastede konklusjoner.
I koldformingsprosessen er nemlig begrepene «materiell godkjenning» og «stabil koldforming» ikke identiske.
Standarden avgjør kun «om materialet er godkjent»
Funksjonen til materialertandarder er å definere hvilke grunnleggende tekniske krav materialet skal oppfylle.
Feks:
- Er den kjemiske sammensetningen innenfor tillatte grenser?
- Oppfyller dimensjoner og tillatte avvik kravene?
- Oppnår mekaniske egenskaper som strekkfasthet, bruddseverring og hardhet de fastsatte verdier?
- Eksisterer det tydelige overflatefeil?
- Stemmer leveringstilstanden overens med bestillingen eller tekniske spesifikasjoner?
- Ved behov: Oppfyller inkluderingsgrad, karbonutvasking og mikrostruktur de angitte krav?
Disse punktene er svært viktige.
Uten standarder ville det ikke finnes noen felles språk for materialkvalitet; uten testing ville det være vanskelig for både leverandører og kunder å avgjøre om materialet oppfyller de avtalte krav.
Derfor utgjør standarder grunnlaget for kvalitetskontroll av materialer.
Men standarder besvarer først og fremst følgende spørsmål:
Oppfyller denne partiet med materiale de fastsatte krav?
Den gir imidlertid ikke direkte svar på:
Kan dette partiet med materiale under en bestemt kundes detaljkonstruksjon, i kombinasjon med et visst sett av former, på en bestemt koldformingsmaskin og ved en bestemt smøreforhold, oppnå stabil produksjon over lang tid?
Det er nettopp denne forskjellen mellom standardbasert vurdering og ingeniørmessig bedømmelse.
Det som er viktig på koldstansplassen er «om det er stabilt»
Koldstans består ikke bare i å presse materialet til den ønskede formen, men er en prosess der materialet utsettes for stor plastisk deformasjon i verktøyet.
I løpet av denne prosessen påvirkes materialet samtidig av kompresjon, radial strømning, lokal strekk, skjærkrefter og friksjon.
Hva som virkelig avgjør stabiliteten på plassen, handler ikke bare om selve materialet, men inkluderer også:
- Om produktets konstruksjon egner seg for koldstansforming;
- Om verktøyets radiuser er rimelige;
- Om deformasjonsgraden per trinn er for høy;
- Om formingstrinnene er fordelt på en forsvarlig måte;
- Om utstyrets stivhet er tilstrekkelig;
- Om verktøyets koaksialitet er stabil;
- Om fosfat-såpebehandlingsfilmen er jevn og fast;
- Om smøringen når de områdene med høy deformasjon på en kontinuerlig måte;
- Om verktøytemperaturen holdes under kontroll ved sammenhengende produksjon.
Derfor dreier det seg ikke om å bare si «godkjent eller ikke godkjent», men snarere om dette:
Når materialet kommer inn i mitt prosesssystem, kan det da flyte jevnt, forme seg stabilt og produseres i serie på en stabil måte?
Hvorfor kan et godkjent materiale likevel være uegnet for en bestemt prosess?
Grunnen er ganske enkel: Standarder angir et spenn, mens prosesser krever tilpasning.
Innenfor samme legeringsnummer ligger alle kjemiske komponenter innenfor standardens grenser, men når elementer som C, Mn, Cr, Mo, B osv. befinner seg ulike steder innenfor disse grensene, vil materialets deformasjonsmotstand, respons ved globularisering og oppførsel under varmebehandling kunne variere.
Materialet kan oppfylle kravene til overflatekvalitet, og fungere greit for produkter med normal deformasjonsgrad, men brukes det til produkter med høy deformasjon, komplekse hodeformer eller bilsikkerhetskomponenter, kan selv små lokale feil forsterkes.
Selv om materialet har gjennomgått fosfat-såpebehandling, kan det skje at filmens vedheft og strekkbarhet er utilstrekkelig. Dette fører til at filmen pulveriseres eller faller av etter første koldstans, slik at etterfølgende arbeidstrinn risikerer å oppleve lokal tørrfriksjon.
Det er heller ikke uvanlig at samme rull med materiale gir stabile resultater på ett anlegg, mens det på et annet opplever problemer. Dette skyldes at utstyrets stivhet, verktøyenes nøyaktighet, smøreforsyningen og verktøyets temperaturfølsomhet kan variere.
Dette viser at problemet ikke alltid ligger kun i materialet, men ofte i hvordan materialet passer sammen med prosesssystemet.
Hvordan skal ingeniøren vurdere situasjonen?
Når det oppstår unormaliteter ved koldstansing, anbefales det ikke å umiddelbart konkludere med at «materialet er feil» eller «kundens prosess er feil».
En mer profesjonell fremgangsmåte innebærer en trinnvis undersøkelse:
Først: Kontroller at materialet samsvarer med ordrestandarden og tekniske avtaler.
Andre: Sjekk om materialet oppfyller de faktiske deformasjonskravene til det aktuelle produktet ved koldstansing.
Tredje: Undersøk overflatebehandlingen, særlig fosfat-såpefilmens jevnhet, vedheft og strekkbarhet.
Fjerde: Gå gjennom verktøydesignet, radiuser, fordelingen av arbeidstrinn og deformasjonsgraden per trinn.
Kun på denne måten kan man gå fra en ren «godkjenningsvurdering» til en egentlig «prosjektbasert vurdering».
Konklusjon for dette kapittelet
At materialet oppfyller standarden er en nødvendig, men ikke tilstrekkelig betingelse for kaldstansproduksjon.
Standardene angir materialets minimumskrav, mens ingeniørmessig kontroll sikrer stabil masseproduksjon.
Derfor kan man ikke vurdere kaldstansmateriale utelukkende på grunnlag av materialattesten, eller bare basert på leverandørnummer og kjemisk sammensetning.
En virkelig profesjonell vurdering av kaldstansmateriale må gå tilbake til selve produksjonsområdet:
Hvordan vil dette materialet flyte når det kommer inn i formverktøyet?
Vil det oppleves variasjoner under kontinuerlig produksjon?
Vil det kunne opprettholde langvarig stabilitet under kundens maskiner, verktøy, smøring og temperaturkontroll?
Dette er de egentlige spørsmålene som ingeniørvurderingen av kaldstansmateriale må besvare.
Således er hovedpoenget i dette første kapittelet:
Selv om materialet oppfyller standardkravene, viser det kun at det har grunnleggende egenkapasitet til å gå inn i produksjonen; først når produksjonen med kaldstans er stabil, kan vi si at materialet er virkelig kompatibelt med prosesssystemet.