I forrige kapittel presenterte vi en sentral poeng:
At materialene oppfyller standardkravene betyr ikke nødvendigvis at koldstansproduksjonen vil være stabil.
I dette andre kapittelet fortsetter vi å diskutere:
Hva er egentlig det materialeteststandardene kontrollerer? Og hvorfor kan ikke standarder erstatte prosessverifikasjon?
I innkjøpsprosessen og ved vurdering av materialkvalitet er standarder svært viktige.
For standarder tar seg nemlig av et grunnleggende spørsmål:
Oppfyller dette partiet med materialer de avtalte tekniske krav?
F.eks. om den kjemiske sammensetningen ligger innenfor angitt grense, om dimensjonsavvik på runde stenger eller ståltråd er akseptable, om mekaniske egenskaper som strekkfasthet, tvilstrekk og hardhet er i henhold til standard, samt om overflaten er fri for synlige sprekker, foldinger, knotter eller alvorlige riper. I tillegg må leveringsstatusen også matche bestillingskravene.
Noen standarder spesifiserer også inspeksjonsmetoder, prøvetakingssteder, re-inspeksjonsregler, emballasje-merking og dokumentasjon for kvalitetsbevis.
Disse elementene utgjør felles språket mellom leverandør og kunde når det gjelder kommunikasjon rundt materialkvalitet.
Uten standarder blir det vanskelig å vurdere materialkvaliteten; uten testing har man ingen grunnlag for å skille mellom godkjente og mangelfulle materialer.
Derfor er standarder langt fra uviktige.
Tvert imot representerer standarder den aller første hindringen før materialer slipper inn i produksjonssystemet.
Men nettopp her dukker problemet opp.
Standarder definerer materialenes grunnleggende grenser, men garanterer ikke suksess for en gitt koldstansprosess.
Standarder utformes som regel som generelle krav rettet mot en bestemt legeringstype, materialekategori eller leveringsstatus.
De tar hensyn til om materialet oppfyller de grunnleggende brukskravene, men ikke om det konkret kan brukes til å stabilt forme en bestemt komponent hos en gitt kunde.
F.eks. innen samme legeringstype kan materialet godkjennes så lenge den kjemiske sammensetningen holder seg innenfor standardens grenser.
På selve koldstanslina derimot, vil forskjellen i innholdet av C, Mn, Cr, Mo, B osv. – enten de befinner seg i grensen, midtpunktet eller bunnen av standardintervallene – påvirke materialets deformasjonsmotstand, respons under utgløding og ytelsen ved etterfølgende varmebehandling.
Standarden kan kun fortelle deg:
Sammensetningen overstiger ikke grensene.
Den vil imidlertid ikke gi deg direkte beskjed om:
Om materialet vil ha stabil flyt under koldstans med høye deformasjonsgradar.
Et annet eksempel: Standarder fastsetter indikatorer som strekkfasthet, hardhet og tvilstrekk.
Disse indikatorene er selvfølgelig viktige, men de viser for det meste hvordan materialet oppfører seg under vanlige strekktester eller hardhetstester.
Koldstansforming er imidlertid ikke bare enkel strekkning.
Koldstans er en stor plastisk deformasjon som involverer flerkantet kompresjon, radial flyt, lokalt strekk, skjæring og friksjon samtidig.
At materialet er godkjent i laboratorietesting betyr ikke at det automatisk vil oppføre seg stabilt i komplekse hodeformer, dype hull, trinn, flenser, sekskantede deler eller sikkerhetskomponenter til biler.
Standarder kontrollerer også overflatekvalitet.
Men denne overflatekvaliteten i standardene baserer seg vanligvis på synlige feil, tillatt dybde og inspeksjonsmetoder.
For produkter med normal deformasjonsgrad vil noen mindre feil kanskje ikke utgjøre noe problem.
Men for produkter med høy deformasjonsgrad, kompleks forming eller deler med høy risiko, kan små rifter, foldinger, karbonisering eller fremstående inklusjoner forsterkes under koldstansen og utvikle seg til sprekkstarter.
Dette er den største forskjellen mellom standardbasert vurdering og prosessverifikasjon.
Standardbasert vurdering fokuserer på:
Om det er avvik utover angitte grenser.
Prosessverifikasjon fokuserer på:
Om materialet kan opprettholde stabil ytelse under faktiske produksjonsforhold.
Særlig når det gjelder koldstansmaterialer, er det flere faktorer som standarder ofte ikke klarer å dekke fullt ut.
Først: Materialets interne struktur og korngrensetilstand.
F.eks. for globulert utglødet stål krever standarden kanskje en bestemt globulariseringgrad, hardhetsgrense eller mikrostrukturtilstand.
På selve koldstanslina er det imidlertid mer interessant å vite:
Er karbidene fine og jevnt fordelt? Er kjerne og overflate ensartede? Finnes det variasjoner mellom ulike lag eller posisjoner?
I tillegg må man ta hensyn til et ofte oversett problem:
Korngrenseoksidasjon.
Korngrenseoksidasjon skyldes vanligvis oksidasjonsatmosfære under oppvarming, utgløding eller varmebehandling. Den er ikke like lett å oppdage som tydelige sprekker eller foldinger, men svekker lokal bindingsevne langs korngrensene.
I vanlige bearbeidingssituasjoner er lettere korngrenseoksidasjon kanskje ikke umiddelbart merkbar; men under koldstansens store plastiske deformasjon utsettes materialet for kombinert kompresjon, strekk, skjæring og friksjon, og svake områder langs korngrensene kan da bli startpunkt for mikrosprekker.
Særlig for produkter med høy deformasjonsgrad, komplekse hodeformer, flense-deler eller bilsikkerhetskomponenter, vil korngrenseoksidasjon sammen med overflatekarbonisering, inklusjoner, bearbeidingshårdhet eller utilstrekkelig smøring lettere føre til sprekkdannelse under koldstans.
Derfor må man ikke bare se på «om globulariseringen er godkjent», men også vurdere om strukturen er homogen, korngrensene er rene, og om det foreligger karbonisering, oksidasjon eller svekkelse langs korngrensene på overflaten.
Standarden kan konkludere med at materialets struktur er grunnleggende godkjent, mens prosessverifikasjonen må avgjøre:
Om denne strukturelle og overflatesituasjonen, sammen med korngrensetilstanden, tåler kundens faktiske koldstansdeformasjon.
For det andre: Bearbeidingsstatusen etter trekking.
En og samme rulle stangstål kan etter bearbeiding med ulike nedtrappingsgrader, antall trinnskift, dievinkler og smøreforhold få helt ulik bearbeidingshårdhet og restspenninger.
Materialets strekkfasthet og hardhet kan fortsatt ligge innenfor standardens grenser, men dens flyteevne, tilbakespenning, risiko for sprekkdannelse og dimensjonsstabilitet under faktisk koldstans kan allerede være vesentlig forskjellig.
For det tredje: Dynamisk oppførsel av fosfat-såpebelaget.
Standarden eller inspeksjonen kan konstatere at det finnes et belag på overflaten, men det som virkelig bekymrer under koldstans er:
Om belaget er jevnt og godt festet, om det har tilstrekkelig fleksibilitet, om det pulveriseres eller faller av etter første deformasjon, og om det fortsatt kan opprettholde effektiv smøring i de neste arbeidsstasjonene.
Koldstans er ikke en statisk inspeksjon, men en kontinuerlig prosess med store deformasjoner over mange arbeidsstasjoner.
Om fosfat-såpebelaget ser ut til å være godkjent ved ankomst, men ikke holder seg intakt under deformasjonen i formen, kan det oppstå tørrfriksjon lokalt.
Ved økt friksjon blir materialets flyt dårligere, dies temperatur stiger, og produktets dimensjoner samt overflatens kvalitet vil svinge.
For det fjerde: Kundens utstyr og dieforhold på produksjonsstedet.
Det samme partiet med materialer kan oppføre seg forskjellig på ulike koldstansmaskiner, med ulik diepresisjon, ulik smøreforsyning og ulik dies temperatur.
På noen maskiner med god stivhet, stabil koaksialitet, tilstrekkelig smøring og god temperaturkontroll kan materialet dannes stabilt.
Men bytter man til en annen maskin, og det oppstår problemer med diepassform, smøreforsyning, arbeidsfordeling eller temperaturbalanse, kan det samme partiet med materialer likevel få sprekkdannelse, mangelfull fylling eller dimensjonssvingninger.
Alt dette er vanskelig å evaluere utelukkende basert på materialeteststandarder.
Derfor kan ikke standarder erstatte prosessverifikasjon.
Prosessverifikasjon skal svare på:
Om dette partiet med materialer, etter å ha kommet inn i mitt produkt, min die, mitt utstyr og mitt smøresystem, kan produsere kontinuerlig, stabilt og med minimal variasjon.
En mer profesjonell tilnærming er ikke å sette standarder og prosessverifikasjon opp mot hverandre, men å bruke dem hierarkisk:
Standarder brukes til å bekrefte materialenes minimumskrav.
Tekniske avtaler supplerer kundens spesielle behov.
Inspeksjon av ankomne materialer verifiserer partikkonsistensen.
Prøveproduksjon observerer faktisk formingsegenskaper.
Masseproduksjonsoppfølging vurderer langsiktig stabilitet.
Kun ved å kombinere disse nivåene får man en egentlig passende metode for vurdering av materialer i koldstansindustrien.
Derfor er hovedpoenget i dette andre kapittelet:
Materialstandarder løser spørsmålet om «kan materialet komme inn i fabrikken og leveres»; prosessverifikasjon løser spørsmålet om «kan materialet danne seg stabilt og produseres i stor skala over tid».
Standarder er grunnlaget, men ikke slutten.
For å oppnå virkelig pålitelig kontroll av koldstansmaterialer må man gå videre fra å bare oppfylle standardkrav til å sikre prosessmessig tilpasning og stabil ytelse på produksjonsstedet.
I neste episode fortsetter vi med tredje kapittel:
Hvilke materielle indikatorer overses oftest, men påvirker likevel koldstansstabiliteten mest?