În capitolul anterior, am prezentat un punct de vedere central:
Conformitatea materialelor cu standardele nu înseamnă neapărat că producția prin ștanțare la rece este stabilă.
Așadar, în capitolul al doilea continuăm discuția:
Ce anume controlează exact standardele privind materialele? De ce standardele nu pot înlocui validarea procesului?
Standardele sunt extrem de importante în cadrul achizițiilor de materiale și a verificării calității.
Deoarece standardele rezolvă o problemă fundamentală:
Dacă acest lot de materiale îndeplinește cerințele tehnice convenite?
De exemplu, dacă compoziția chimică se află în limitele stabilite, dacă abaterile dimensionale ale tijelor sau sârmei respectă cerințele, dacă proprietățile mecanice precum limita de rupere, coeficientul de contracție transversală sau duritatea sunt conforme, dacă pe suprafață există defecte evidente precum fisuri, pliere, noduli sau zgârieturi severe, și dacă starea de livrare corespunde cerințelor din comandă.
Unele standarde stabilesc, de asemenea, metodele de testare, locurile de luare a probelor, regulile pentru retestare, ambalajul, marcajul și documentele de certificare a calității.
Toate aceste aspecte constituie limbajul comun folosit de furnizor și client în comunicarea despre calitate.
Fără standarde, calitatea materialelor este greu de apreciat; fără teste, nu există bază pentru a determina conformitatea sau non-conformitatea.
Deci, standardele nu sunt deloc lipsite de importanță.
Dimpotrivă, standardele reprezintă primul obstacol pe care materialele trebuie să-l depășească pentru a intra în sistemul de producție.
Totuși, problema constă tocmai aici.
Standardele controlează doar granițele de bază ale materialelor, dar nu asigură succesul unui anumit proces de ștanțare la rece.
Standardele sunt, de obicei, cerințe generale elaborate pentru un anumit grad metalurgic, o categorie de material sau o anumită stare de livrare.
Ele analizează dacă materialul posedă condițiile minime de utilizare, și nu dacă un anumit component specific al clientului poate fi format în mod stabil.
De exemplu, pentru același grad metalurgic, atât timp cât compoziția chimică se află în limitele standardului, materialul poate fi considerat conform.
În schimb, pe linia de ștanțare la rece, nivelul elementelor C, Mn, Cr, Mo, B – situat la limita superioară, la valoarea medie sau la limita inferioară a intervalului – influențează rezistența la deformare, răspunsul la revenire și comportamentul ulterior la tratamente termice.
Standardul vă poate spune doar:
Compoziția nu depășește valorile admise.
Însă nu vă va indica direct:
Dacă acest lot de materiale prezintă o rezistență la curgerea uniformă în cazul unei ștanțări la rece cu deformații mari.
De asemenea, standardele stabilesc indicii precum limita de rupere, duritatea sau coeficientul de contracție transversală.
Aceste indici sunt desigur importante, dar ele reflectă, în principal, comportamentul materialului în condițiile testelor convenționale de întindere sau de duritate.
Formarea prin ștanțare la rece nu este însă o simplă tracțiune.
Ștanțarea la rece implică o mare deformare plastică rezultată din compresie multidirecțională, curgere radială, întindere locală, forfecare și frecare combinată.
Materia care trece testele pe probe nu înseamnă neapărat că se va comporta stabil în cazul formărilor complexe cu capete, găuri adânci, trepte, flanse, forme hexagonale sau componente de siguranță auto.
Standardele controlează, de asemenea, calitatea suprafeței.
Însă calitatea suprafeței prevăzută de standarde se judecă în funcție de defectele vizibile, adâncimea admisă și modalitățile de inspecție.
Pentru produse cu deformații moderate, unele defecte ușoare pot rămâne nesemnificative.
Însă pentru piese cu deformații ridicate, formări complexe sau cu risc crescut, zgârieturi fine locale, pliere, decarburare sau impurități expuse pot fi amplificate în timpul ștanțării la rece, transformându-se în focare de fisurare.
Iată cea mai mare diferență dintre evaluarea conform standardelor și validarea procesului.
Evaluarea standardului se concentrează pe:
Dacă există depășiri ale limitelor stabilite.
Validarea procesului se axează pe:
Dacă, în condițiile reale de producție, se poate realiza un proces stabil.
În special în cazul materialelor pentru ștanțare la rece, există mai multe factori pe care standardele rareori îi acoperă complet.
În primul rând, microstructura internă și starea intergranulară.
De exemplu, pentru materialele recuite sferoidizant, standardele pot solicita un anumit nivel de sferoidizare, o gamă de durități sau o anumită structură microscopică.
Însă pe linia de ștanțare la rece, se urmărește mai ales:
Dacă carburile sunt fine și uniform distribuite, dacă nucleul și straturile superficiale sunt homogene, și dacă există variații între diferite straturi sau zone ale materialului.
În același timp, trebuie acordată atenție unei probleme ușor neglijate:
Oxidarea intergranulară.
Oxidarea intergranulară este asociată atmosferei oxidante din timpul încălzirii, revenirii sau altor procese termice. Aceasta nu este ușor detectabilă cu ochiul liber, ca niște fisuri sau plieri evidente, dar slăbește rezistența locală a legăturilor intergranulare.
În condițiile de prelucrare obișnuită, oxidarea intergranulară ușoară poate rămâne imperceptibilă; însă în timpul deformării plastice masive la ștanțare la rece, sub efectul combinației de compresie, întindere, forfecare și frecare, zonele slabe din jurul granițelor intergranulare pot deveni puncte de pornire ale microlăsăturilor.
Special pentru produse cu deformații ridicate, capete complexe, piese de tip flansă sau componente de siguranță auto, oxidarea intergranulară, suprapusă peste decarburarea superficială, impuritățile incluse, încărcarea de lucru sau lubrificația inadecvată, poate favoriza cu ușurăță apariția fisurilor în timpul ștanțării la rece.
Prin urmare, microstructura internă a materialelor nu trebuie evaluată doar după criteriul „sferoidizarea este conformă sau nu”, ci trebuie analizată și uniformitatea structurii, curățenia granițelor intergranulare, precum și eventualele fenomene de decarburare, oxidare sau slăbire a legăturilor intergranulare la nivelul stratului superficial.
Standardul ar putea declara structura internă a materialului ca fiind aproape conformă, însă validarea procesului trebuie să stabilească:
Dacă această configurație structurală, starea stratului superficial și situația granițelor intergranulare pot suporta deformațiile specifice ale ștanțării la rece ale clientului.
În al doilea rând, starea de lucru după trefilare.
Un și acelasi sul de tijă, după transformarea prin reducerea secțiunii cu rate diferite, prin număr diferit de trefilări, cu unghiuri diferite ale matritelor și condiții diverse de lubrificare, poate prezenta nivele total diferite de încărcare de lucru și tensiuni reziduale.
Duritatea și limita de rupere ale materialului pot rămâne în limitele standardului, însă fluiditatea reală în timpul ștanțării la rece, tendința de revenire elastică, riscul de fisurare și stabilitatea dimensiunilor pot prezenta deja diferențe semnificative.
În al treilea rând, comportamentul dinamic al peliculei fosfatizate-saponificate.
Standardul sau inspecția ar putea constata existența unei pelicule la sosirea materialului, însă ceea ce contează cu adevărat în ștanțarea la rece este:
Dacă pelicula este uniformă și ferm ancorată, dacă are suficientă elasticitate, dacă nu se sfărâmă sau nu se desprinde după prima deformație, și dacă poate menține o lubrificație eficientă în stațiile următoare.
Ștanțarea la rece nu este o inspecție statică, ci un proces continuu de mare deformare, derulat pe mai multe stații.
Dacă pelicula fosfatizată-saponificată pare conformă doar la sosirea materialului, dar nu reușește să rămână intactă în timpul deformării în matrice, atunci pot apărea zone cu frecare uscată.
Dacă frecarea crește, curgerea materialului se deteriorează, temperatura matricelor crește, iar dimensiunile produsului și calitatea suprafeței încep să oscileze.
În al patrulea rând, condițiile tehnice ale echipamentelor și ale matritelor la client.
Un și același lot de materiale, în funcționarea pe diferite mașini de ștanțare la rece, cu diferite precizii ale matritelor, diferite sisteme de lubrificare și temperaturi variabile ale matritelor, poate avea comportamente distincte.
Unele utilaje prezintă rigiditate bună, coaxialitate stabilă, lubrificație abundentă și control termic eficient, permițând materialului să fie format în mod stabil.
Însă, pe alte utilaje, dacă există probleme la ajustarea matritelor, la livrarea lubrificației, la distribuția sarcinilor sau la echilibrul temperaturilor, același lot de materiale poate prezenta fisuri, umplere insuficientă sau fluctuații ale dimensiunilor.
Toate aceste aspecte sunt dificil de apreciat doar pe baza standardelor materialelor.
Prin urmare, standardele nu pot înlocui validarea procesului.
Validarea procesului trebuie să răspundă la întrebarea:
Dacă acest lot de materiale, odată intrat în produsul meu, în matricele mele, în echipamentele mele și în sistemul meu de lubrificare, poate produce în mod continuu, stabil și cu fluctuații minime.
O abordare mai profesională nu presupune opunerea standardelor și validării procesului, ci utilizarea lor în mod complementar, pe diferite niveluri.
Standardele servesc la confirmarea baremului minim acceptabil pentru materiale.
Acordurile tehnice completează cerințele speciale ale clientului.
Testele la sosirea materialelor asigură uniformitatea loturilor.
Verificările în fază de prototip observă comportamentul real în timpul formării.
Monitorizarea producției în masă judecă stabilitatea pe termen lung.
Doar combinând toate aceste niveluri se obține o metodologie adecvată pentru industria de ștanțare la rece.
Prin urmare, punctul central al capitolului al doilea este următorul:
Standardele materialelor răspund la întrebarea „Poate intra în fabrică? Poate fi livrat?”; validarea procesului răspunde la întrebarea „Poate fi format în mod stabil? Poate fi produs pe termen lung?”
Standardele reprezintă baza, dar nu sunt finalitatea.
Controlul autentic și sigur al materialelor pentru ștanțare la rece trebuie să evolueze din conformitatea standardelor spre adaptarea procesului și spre stabilitatea la linia de producție.
În următoarea ediție vom continua cu capitolul al treilea:
Care sunt indicii materialelor cele mai ușor ignorate, dar care influențează cel mai mult stabilitatea ștanțării la rece?