Målet med globuliseringsglödning är att förbättra kallformbarheten hos mediumkolstål och legerade stål.
Men vid bedömning av materialet på plats används ofta “globuliseringsgraden” som det enda kriteriet. Så länge globuliseringsgraden och hårdheten är godkända, antas ofta att materialet passar utmärkt för stansning.
I praktisk produktion är detta dock inte alltid fallet.
Inom samma materialtyp, med likartad hårdhet och identisk globuliseringsgrad, kan vissa material vara lätta att bearbeta och forma, medan andra kräver mer ansträngning från maskinen, svårare att fylla komplexa delar och dessutom tenderar till större variationer i belastning och dimensioner vid kontinuerlig produktion.
Vad som avgör är följande:
Samma globuliseringsgrad innebär inte samma mikrostrukturella tillstånd, och än mindre samma beteende vid kallstansning.
I. Globuliseringsgraden är bara en del av strukturbedömningen
Huvudsyftet med globuliseringsglödning är att oönskade karbidformer såsom skikt- eller kedjeformiga karbider i stålet genom olika processer – uppdelning, lösliggöring, återutfällning och sammanslagning – successivt omvandlas till korniga eller närmast sfäriska karbider spridda i ferritmatrisen.
Vad som förändras här är framför allt karbidernas form, storlek och fördelning.
Därför bör man vid bedömning av den globuliserade mikrostrukturen inte nöja sig med att titta på enbart denna andel, utan även beakta minst tre aspekter:
- Form: Är karbiderna rundade, eller finns fortfarande spår av skikt-, kedje- eller nätliknande former?
- Storlek: Är partiklarna för små och för täta, eller förekommer lokala grova karbider?
- Fördelning: Är karbiderna jämnt fördelade, och lika över hela ytan, halvmitten och kärnan?
Särskilt viktigt att notera är:
Karbider är inte bättre ju finare de är, och inte heller sämre ju grövre de är.
För små och för täta partiklar kan öka deformationmotståndet i materialet, medan lokalt grova eller klumpvis samlade karbider kan orsaka ojämlik deformation.
Vad som verkligen påverkar kallstansningsprestandan är kombinationen av karbidstorlek, avstånd mellan partiklarna och deras fördelningsmönster.
II. Vid samma globuliseringsgrad kan ferrittillståndet ändå skilja sig
Den globuliserade mikrostrukturen består inte bara av karbider.
Under kallstansprocessen påverkar karbiderna materialets deformation, medan ferritmatrisen bär på den största delen av den plastiska flytningen.
Ferritkornets storlek, graden av mjukgöring, eventuell kvarvarande bearbetningshärdning samt strukturell homogenitet påverkar alla hur lätt materialet går att stansa.
Därför kan två metallgrafiska bilder se likartade ut, men materialets faktiska fluidegenskaper i verktyget fortfarande skilja sig åt.
III. Ett synfält kan inte representera hela tvärsnittet
Om man bara väljer en position och ett synfält för att fotografera mikrostrukturen, är det mycket möjligt att man missar lokala förekomster, bandformad fördelning eller återstående skikt.
Ett godkänt resultat på en enda position bevisar inte att hela tvärsnittet är helt likartat; likaså bevisar ett godkänt tvärsnitt inte att hela rullen är jämt genomgående.
För en mer professionell bedömning måste man ta hänsyn till:
- Strukturella skillnader mellan ytskiktet, mitten av radien och kärnan;
- Om olika sektioner av rullen uppvisar samma egenskaper;
- Om det finns samband mellan normala och onormala sektioner.
Detta är också anledningen till att det trots godkända materialcertifikat och enskilda mikrostrukturfoton fortfarande kan uppstå svårigheter vid uppslagning på plats.
IV. Varför blir vissa material lätta att arbeta med medan andra är svåra, trots likvärdig hårdhet?
Hårdheten är viktig, men den utgör endast ett testresultat från begränsade positioner.
Kalluppslagning innebär kontinuerlig plastisk deformation i stor omfattning. Materialet måste inte bara börja flyta utan även klara efterföljande arbetsstationers allt större deformation och bearbetningshärdning.
Därför kan två partier med likartad hårdhet uppföra sig ungefär likadant vid första arbetsstationen; när de sedan når stationer med högre deformationsgrad eller komplex formning kan belastning, fyllnad och verktygsuppvärmning successivt skilja deras prestanda åt.
Men om maskinen kämpar under bearbetningen betyder det inte direkt att problemet ligger hos materialet.
Verktygets tillstånd, smörjningstillförseln, maskinens styvhet, samaxialitet och temperaturvid kontinuerlig produktion påverkar alla den faktiska belastningen.
V. Slutgiltigt måste strukturen överensstämma med situationen på plats
För att avgöra om en sfäroidiserad struktur lämpar sig för kalluppslagning räcker det inte att titta på sfäroidiseringsgraden, hårdheten eller en enda mikrostrukturbild.
En mer effektiv bedömning görs genom att sammanställa följande information:
- Mikrostrukturen och fördelningen av hårdhet;
- Skillnader mellan normala och onormala sektioner;
- Belastningsförändringar hos kalluppslagsmaskinen;
- Produktfyllnad, dimensioner och verktygsuppvärmning;
- Arbetsstation, tidpunkt samt rullesektion där avvikelser uppstår.
Om strukturen verkligen är bra avgörs slutligen av hur materialet flyter när det kommer in i verktyget.
Ingenjörsyttrande
Sfäroidiseringsgraden är en viktig indikator för att bedöma en sfäroidiserad struktur, men den är inte det definitiva svaret på kalluppslagsprestandan.
Vad som verkligen avgör om materialet lämpar sig för kalluppslagning är karbidernas form, storlek och fördelning, ferritmatrisens tillstånd, jämnheten i tvärsnittet och rullen samt hur väl materialet matchar den aktuella processen.
Därför behöver vi i kapitel fyra bara komma ihåg en sak:
Sfäroidiseringsgraden visar delar av strukturen, men för att avgöra om materialet passar för kalluppslagning måste man undersöka hela strukturens verkliga förmåga att deformeras.
Om både sfäroidiseringsgraden och hårdheten är godkända, men materialet ändå är svårt att arbeta med, har det oftast ingen mening att kontrollera samma position igen. Istället måste man hitta det verkliga sambandet mellan strukturella skillnader, materialektioner och avvikelser på plats.