EN
Mekaniske egenskaber for 1010-stål til koldformning
Forlængelse og duktilitet af glødet 1010-stål
Den primære egenskab, som ståltype 1010 besidder og som forenkler koldformning, er dens dokumenterede duktilitet. I sin glødetilstand viser materialet en forlængelse på over 30 % før brud. Derfor kan stålet varmebehandles, hvorefter det kan koldstanses og koldbøjes uden risiko for brud under koldformningen. Den karakteristiske brudforlængelse skyldes stålets meget lave kulstofindhold (0,10 %); det er tilstrækkeligt lavt til, at dislokationer kan bevæge sig frit og ubegrænset gennem hele ferritgitteret og derved skabe den nødvendige duktilitet. Selvom mere avancerede ståltyper er stærkere, opnår de stadig kun forlængelser på 15 % og lavere, hvilket sætter grænser for de geometriske former, der kan fremstilles. Denne lave grænse for forlængelsen er også årsagen til, at mere avancerede ståltyper ikke er velegnede til komponentanvendelser, hvor komplekse former skal koldformes. I branchen omfatter sådanne anvendelser bilindustrien, især ved fremstilling af ophængsklammer, samt fremstilling af komplekse kabinettformer til elektriske komponenter. AMS 366-specifikationerne for glødet 1010-stål angiver en forlængelsesområde på 30–40 %. Denne overgennemsnitlige strækbarhed er en.
Påvirkning af forholdet mellem flydegrænse og trækstyrke på springback og revnebestandighed
Udnyttelsesforholdet/spændingsstyrkeforholdet er en afgørende faktor for materialets reaktion på omformningsprocesser. Tag f.eks. ståltype 1010. Ved et udnyttelsesforhold/spændingsstyrkeforhold på ca. 0,5 observeres der kun lidt springback, da materialet gradvist overgår fra elastisk til plastisk deformation. Med en trækstyrke på 365 MPa i henhold til ASTM viser dette stål også en sprækfri reaktion på moderat deformation, men med en advarsel. Materialet udviser minimal udbedring under deformation, som er tilfældet ved en lav n-værdi på 0,18. Derfor er dette stål ikke velegnet til højstrækapplikationer som dybtræk. Til disse applikationer foretrækker producenter interstitial-frie ståltyper, som har n-værdier over 0,23 og dermed overgår ståltype 1010. Ifølge data registreret af ASM International springer ståltype 1010 også mindre end 40 % så meget tilbage som ståltype 1020 under de samme bødevilkår. Dette gør det ideelt til brug i præcisionsdele, f.eks. i almindelig beslagvare.
Bearbejdelsespræstation for 1010-stål til typiske koldformningsprocesser
Dybtrækning, bøjning og let dybtrækning: Fordele ved 1010-stål
Under lavt til mellemhøjt spændingsforløb, såsom stansning, bøjning eller overfladisk trækning, yder 1010-stål godt. Materialets forlængelsesevne, defineret i henhold til ASTM A366, tillader en forlængelse på 28–32 % uden brud, hvilket gør det velegnet til disse processer. 1010-stål er attraktivt på grund af dets lave flydegrænse på ca. 180–210 MPa, hvilket giver fordele ved at reducere kravene til preskraft og dermed mindske energiforbrugsomkostningerne. Dette er grunden til, at 1010-stål ofte anvendes af virksomheder til fremstilling af formdele med lav krav, såsom metalbeslag, klips og kabinettdele. Den fremragende udseende af de formede dele er en fordel især for kabinetter, der kræver dekorative overfladebehandlinger. Hvis den endelige anvendelse kræver stor præcision, kan der dog være behov for yderligere spændingsaflastning ved anlægning af dele.
Begrænsninger ved alvorlig dybtrækning og koldforgribning med høj forholdstal
1010-stål kan simpelthen ikke bruges til højspændingsoperationer som dybtrækning eller kold støbning med kompressionsforhold på over 2:1. Dette skyldes materialets relativt lave n-værdi; arbejdshærdning med lave n-værdier sker hurtigt, hvilket betyder, at materialet er modtageligt for revner, når der forsøges at fremstille mere komplekse geometriske former. Alle, der har forsøgt at fremstille dybtrukne kopper, ved, at der opstår bemærkelsesværdig vægtyndning og revner, når vægtykkelsen reduceres med mere end 40 %. Desuden vil 1010-stål på grund af den manglende n-værdi ved kold støbning gøre skruer og fastgørelsesmidler sårbare over for kantrevner og duktilitetsproblemer. På grund af disse problemer erstattes 1010-stål ofte med interstitialfri (IF) stål, selvom IF-stål generelt er dyrere. Disse materialer er designet til at have bedre formbarhed og bedre overfladekvalitet.
Arbejdshærdningsadfærd: Betydningen af 1010-ståls lave n-værdi i fremstilling
1010-ståls n-værdi er omkring 0,18, hvilket betyder, at dette ståls forhærdningskarakteristika ikke er lige så udtalte. Af den grund kan stål med en lavere n-værdi opnå maksimal forhærdning ved lavere niveauer af deformation. Dette kan faktisk forværre springback-effekten ved simple bøjninger og overfladiske træk, samt øge antallet af kalibreringsfaser. Det betyder dog også, at 1010-stål har tendens til at koncentrere deformationen i få områder, hvilket kan give anledning til flere fejl, især når hjørner er skarpe og/eller ved dybe træk. Forhærdning kan også ske på en ujævn måde over overfladen, hvilket kan skabe problemer med mål og tolerancer, især ved et stort antal arbejdsemner. Det kan også være tilfældet, at en værksted bruger en kombination af processer for at mindske denne forhærdningsadfærd, men det fører samtidig til lavere udbytterater og højere omkostninger. Stål med n-værdier over 0,25 – for eksempel interstitial-frit (IF) stål – er langt bedre egnet til homogenitet ved mere komplekse operationer, men mange producenter foretrækker stadig 1010-stål, når de kræver en kombination af god bearbejdelighed, en acceptabel pris pr. masseenhed og en marginalt acceptabel formbarhed for en given anvendelse.
Hvordan 1010-stål sammenlignes med alternativer til fremstilling af koldformede dele
I forhold til 1008-, 1020- og interstitialfrit (IF) stål: Kompromiser mellem formbarhed, omkostninger og overfladekvalitet
1010-stål ligger mellem lavtkulstofståltyperne. Med et kulstofindhold på 0,10 % har det bedre trækstyrke end 1008-stål, som kun indeholder 0,08 % kulstof. Det er også mere fleksibelt end 1020-stål, som indeholder 0,20 % kulstof. Denne fleksibilitet er en fordel ved bøjeoperationer samt grundlæggende stansoperationer. Interstitialfrie (IF) stål giver imidlertid betydelige fordele. IF-stål yder bedre end de tre andre kvaliteter – herunder 1010-, 1020- og 1008-stål – ved dybtrækning, da de ikke indeholder kulstof eller andre specielle mikro-legeringsadditiver, der hæmmer spændingsaldring i materialet.
Kompleksiteten i bearbejdningen kan ses i de forskellige omkostninger.
1010- og 1008-stål er normalt de billigste muligheder.
1010-stål er 5–8 % billigere end 1020-stål, fordi sammensætningen af 1020-stål er mere strengt kontrolleret.
IF-stål er 15–20 % dyrere på grund af den særlige smeltning og det særlige glødepåføring.
Omkostninger og forarbejdningens kompleksitet afgør valget. 1010-stål anvendes almindeligt i applikationer med stramme budgetter og visse omformningskrav, såsom konstruktionsbeslag eller kabinettdele. De fleste producenter finder denne kombination ret svær at vægte, da 1010-stål under budgetmæssige begrænsninger yder bedst.
IF-stål har samtidig en fremragende overfladekvalitet med en glat og ensartet overflade, som kræves for bildele, der skal males. Under omformningsprocesser udviser 1020-stål færre Lüders-bånd end 1010-stål, som er et stål med mere udtalte Lüders-bånd.
F.A.Q
Hvad er den primære fordel ved at bruge 1010-stål til kold omformning?
1010-stål har et højt niveau af duktilitet. Derfor kan stansede dele bøjes gentagne gange uden risiko for revner.
Hvorfor er 1010-stål ikke velegnet til dybtrækning?
På grund af dens lave værdi af n, som er mindre end 0,18, viser 1010-stål dårlig arbejdsforhærdning, hvilket betyder, at det forhærder sig hurtigt og bliver sprødt under høje spændingsforhold.
Hvordan sammenlignes 1010-stål med andre lavtkulstofstål?
I forhold til 1008- og 1020-stål har 1010-stål en unik kombination af formbarhed, trækstyrke og pris, hvilket gør det mere attraktivt; interstitialfrie stål har dog bedre formbarhed, selvom de er dyrere.