EN
Mechanické vlastnosti oceli 1010 pro studené tváření
Prodloužení a tažnost žíhané oceli 1010
Hlavní výhodou oceli 1010, která usnadňuje studené tváření, je její doložená tažnost. V žíhaném stavu materiál vykazuje prodloužení přesahující 30 % před lomem. Proto, aby nedošlo k lomu oceli při studeném tváření, je možné ocel tepelně zpracovat a následně ji studeně stříkat a studeně ohýbat. Charakteristika prodloužení při lomu vyplývá z velmi nízkého obsahu uhlíku v oceli (0,10 %); tento obsah je natolik nízký, že dislokace mohou volně a bez překážek procházet celou feritickou mřížkou a tak vytvářet požadovanou tažnost. I když jsou pokročilejší oceli pevnější, jejich prodloužení se pohybuje pouze kolem 15 % a nižší, čímž se omezuje geometrický tvar výrobků, které lze vyrábět. Toto nízké omezení prodloužení je také důvodem, proč nejsou pokročilejší oceli vhodné pro součástky, u nichž je nutné složité tvary vyrábět studeným tvářením. V průmyslu se takové aplikace uplatňují v automobilovém průmyslu při výrobě uchycovacích prvků pro podvozek a při výrobě složitých tvarů krytů elektrických komponent. Specifikace AMS 366 pro žíhanou ocel 1010 uvádějí rozsah prodloužení 30 až 40 %. Tato nadprůměrná tažnost je
Vliv poměru meze kluzu k mezí pevnosti v tahu na pružnou deformaci a odolnost vůči trhlinám
Poměr meze kluzu k mezí pevnosti je kritický faktor, pokud jde o chování materiálu při tvářecích procesech. Vezměme si například ocel 1010. Při poměru meze kluzu k mezí pevnosti kolem 0,5 se pozoruje jen malé pružné zpětné prohnutí (springback), neboť přechod materiálu z elastického do plastického stavu probíhá postupně. Tato ocel má podle normy ASTM mez pevnosti v tahu 365 MPa a rovněž vykazuje beztrhlinovou odezvu na střední deformaci, avšak s jednou výjimkou. Během deformace se materiál téměř nezpevňuje, což odpovídá nízké hodnotě exponentu n = 0,18. Proto není tato ocel vhodná pro aplikace s vysokým protažením, jako jsou hluboké tažení. Pro tyto aplikace upřednostňují výrobci oceli bez meziprostorových atomů uhlíku (IF oceli), jejichž hodnota n přesahuje 0,23 a které tak převyšují vlastnosti oceli 1010. Podle údajů zveřejněných organizací ASM International se ocel 1010 při stejných podmínkách ohybu vrátí pružně méně než 40 % toho, co ocel 1020. To ji činí ideální pro použití v precizních součástech, například běžných kovových dílů.
Zpracovatelnost oceli 1010 pro typické operace za studena
Protlakování, ohýbání a mělké tažení: výhody oceli 1010
Při operacích s nízkým až středním namáháním, jako je například lisování, ohyb nebo mělké tažení, se ocel třídy 1010 chová dobře. Vlastnost prodloužení tohoto materiálu, definovaná normou ASTM A366, umožňuje prodloužení o 28 až 32 procent bez porušení, což ji činí vhodnou pro tyto procesy. Ocel 1010 je atraktivní díky nízké mezí kluzu přibližně 180 až 210 MPa, což přináší výhodu snížené požadované tlakové síly lisu a tím i snížení nákladů na spotřebu energie. Právě proto se ocel 1010 běžně používá podniky při výrobě součástí s nízkými požadavky na tváření, jako jsou kovové konzoly, sponky a krytové díly. Vynikající vzhled tvarované součásti je výhodou zejména u krytů, které vyžadují dekorativní povrchovou úpravu. Pokud je však konečné použití přesnostně závislé, může být nutné dodatečné uvolnění napětí prostřednictvím žíhání součásti.
Omezení při náročném hlubokém tažení a za studena prováděném kování s vysokým poměrem
ocel 1010 jednoduše není vhodná pro operace s vysokým napětím, jako je hluboké tažení nebo za studena lisování šroubů, jejichž poměr stlačení přesahuje 2:1. Důvodem je relativně nízká hodnota parametru n u tohoto materiálu; při nízkých hodnotách n se zpevnění v důsledku deformace (work hardening) rychle zvyšuje, což znamená, že materiál má tendenci praskat při zpracování složitějších geometrických tvarů. Každý, kdo se pokusil vyrobit hluboce tažené nádoby, ví, že výrazné ztenčení stěny a praskliny vznikají, jakmile se tloušťka stěny sníží o více než 40 %. Kromě toho kvůli nedostatečné hodnotě parametru n při za studena prováděných lisovacích operacích je ocel 1010 náchylná k vzniku okrajových trhlin a problémům s tažností při výrobě šroubů a dalších spojovacích prvků. Z těchto důvodů se ocel 1010 často nahrazuje bezmezníkovými (IF) oceli, i když tyto materiály obvykle mají vyšší cenu. Tyto materiály jsou navrženy tak, aby poskytovaly lepší tvářitelnost a vyšší kvalitu povrchové úpravy.
Chování při zpevnění v důsledku deformace: Význam nízké hodnoty parametru n u oceli 1010 v průmyslové výrobě
hodnota n oceli 1010 je přibližně 0,18, což znamená, že charakteristiky jejího tvárného zpevnění nejsou tak výrazné. Z tohoto důvodu může ocel s nižší hodnotou n dosáhnout maximálního tvárného zpevnění již při nižších úrovních deformace. To může ve skutečnosti zhoršit míru pružného zpětného chování (springback) u základních ohybů a mělkých tažení, stejně jako počet kалиbračních kroků. Současně to ale znamená, že u oceli 1010 se deformace může soustředit do několika omezených oblastí, což může vést ke zvýšenému výskytu vad při ostrých rozích a/nebo hlubokých taženích. Může také dojít k nepravidelnému zpevnění na povrchu, což může způsobit problémy s rozměry a tolerancemi, zejména při výrobě většího počtu součástí. Je možné, že výrobce použije kombinaci různých technologických postupů, aby tento jev tvárného zpevnění zmírnil, avšak to také vede ke snížení výtěžnosti a zvýšení nákladů. Ocel s hodnotami n přesahujícími 0,25, například intersticiálně volná (IF) ocel, je mnohem vhodnější pro dosažení homogenity při složitějších operacích, avšak mnoho výrobců stále upřednostňuje ocel 1010, pokud vyžadují kombinaci dobré obráběnosti, přijatelné ceny za jednotku hmotnosti a minimálně dostatečné úrovně tvárnosti pro danou aplikaci.
Jak se ocel 1010 vyrovnává alternativám při výrobě studeně tvářených dílů
Srovnání s ocelmi 1008, 1020 a bezmezníkovými (IF) oceli: kompromisy mezi tvářitelností, náklady a kvalitou povrchu
ocel 1010 se nachází mezi nízkouhlíkovými ocelovými sortimenty. S obsahem uhlíku 0,10 % poskytuje vyšší mez pevnosti v tahu než ocel 1008, jejíž obsah uhlíku činí pouze 0,08 %. Je také pružnější než ocel 1020, která obsahuje 0,20 % uhlíku. Tato pružnost je výhodná jak pro ohýbání, tak pro základní razicí operace. Bezmezníkové (IF) oceli však nabízejí významné výhody. IF oceli převyšují ostatní tři třídy, včetně 1010, 1020 a 1008, co se týče hlubokého tažení, a to díky absenci uhlíku a dalších speciálních mikrolegurujících přísad, které brání stárnutí materiálu pod vlivem napětí.
Složitost zpracování se projevuje různými náklady.
oceli 1010 a 1008 jsou obvykle nejlevnějšími možnostmi.
ocel 1010 je o 5–8 % levnější než ocel 1020, protože u oceli 1020 je přesnější kontrola složení.
Ocel IF je o 15–20 % dražší kvůli speciálnímu tavení a speciálnímu žíhání.
Výběr určují náklady a složitost zpracování. Ocel 1010 se běžně používá v aplikacích s přísným rozpočtem a určitými požadavky na tváření, například u konstrukčních úhelníků nebo krytových dílů. Většina výrobců považuje tento poměr za poměrně riskantní, protože v rámci rozpočtových omezení se ocel 1010 osvědčuje nejlépe.
Oceli IF zároveň nabízejí vynikající povrchovou úpravu – hladký a rovnoměrný povrch, který je vyžadován u autodílů určených k natírání. Při tvářecích operacích vykazuje ocel 1020 méně Lüderových pásem než ocel 1010, což je ocel s výraznějšími Lüderovými pásmy.
Často kladené otázky
Jaká je hlavní výhoda použití oceli 1010 pro studené tváření?
ocel 1010 má vysokou úroveň tažnosti. Proto lze lisované díly opakovaně ohýbat bez rizika prasknutí.
Proč není ocel 1010 vhodná pro hluboké tažení?
Díky nízké hodnotě parametru n, která je menší než 0,18, ocel třídy 1010 vykazuje slabé zpevnění při deformaci, což způsobuje její rychlé zpevnění a křehkost za podmínek vysoké deformace.
Jak se ocel třídy 1010 porovnává s jinými nízkouhlíkovými oceli?
Ve srovnání s ocelmi tříd 1008 a 1020 má ocel třídy 1010 jedinečnou kombinaci tvářitelnosti, pevnosti v tahu a ceny, která ji činí atraktivnější; mezitím intersticiálně čisté oceli mají lepší tvářitelnost, avšak za vyšší cenu.