EN
Ekseptionel dimensionel nøjagtighed og stramme tolerancer opnås med koldvalsede stål.
Opnåelse af konsekvent tolerance på ±0,005"
Under koldvalsning af stål opretholdes temperaturen ved stuetemperatur, mens materialet komprimeres ved hjælp af ruller. Dette hjælper med at undgå termisk udvidelse og sikrer dele, der bibeholder samme størrelse med en præcision på 0,005 tommer. En konsekvent stålflydning og kompression inden for de samme grænser opnås, i modsætning til varmvalsede stål, hvor stålflydningen og kompressionen er ukontrollerede og følsomme over for termiske strukturelle ændringer. Koldvalsede produkter foretrækkes inden for luftfarts- og medicinsk udstyrindustrien, hvor målinger kræves på mikron-niveau for at undgå kornstrukturproblemer relateret til højtemperaturtransformationer. Desuden øger deformationshærdning produktets evne til at bevare sin formede form under efterfølgende fremstillingsprocesser. Hvorfor er varmvalsede stål ikke kompatibelt med ISO 2768-fine præcisionsstanskrav?
Varmvalsede stål opnår deres legerings- og svejseformål ved at passere gennem ruller, der overstiger 1700 grader Fahrenheit. På grund af den ekstreme varme udvikler stålet overfladefejl (oxidskaller) og afkøles ujævnt, hvilket får det til at trække sig ujævnt sammen. Dette medfører, at det valsedes stål har dimensionelle afvigelser, der ikke opfylder ISO 2768-fine-standardens tolerance på plus/minus 0,03 tommer. Ud over overfladefejl vil stålet også have indre spændinger, der får stålet til at bule og forfine den indre kornstruktur. Dette medfører, at stempelværktøjerne slidtes hurtigere, og at de præcise dimensioner af de stemplede dele varierer. På grund af disse problemer skal producenterne udføre yderligere maskinbearbejdning på ca. 75 % af de præcisionsdele. Branchedata fra 2023 viser, at den yderligere maskinbearbejdning resulterer i omkring 40 % højere produktionsomkostninger end de omkostninger, der er forbundet med anvendelse af koldvalsede stål.
Maksimal overfladekvalitet muliggør ren formning og længere værktøjslevetid.
Takket være koldvalsning kan vi opnå ekstremt glatte overflader med en ruhed på endda under Ra < 0,8 mikrometer, hvilket gør en forskel, når der er tale om præcisionsstansning. Årsagen er overfladens planhed. Med sådan en glat overflade reduceres friktionen betydeligt (hvis ikke den elimineres helt), når metallet kommer i kontakt med stansen under formningsprocessen. Som følge heraf oplever værktøjsmaterialet langt mindre slid. For eksempel hævder nogle værksteder, at deres stanser holder op til 40 % længere, når de bruger koldvalset stål i stedet for varmvalset stål. Fraværet af mikroskopiske ujævnheder og riller betyder, at materialet ikke bliver fanget eller skraber mod stansen. På grund af overfladens glathed oplever værkstederne en stigning i produktiviteten på op til 30 %, da det glatte materiale fører til en betydelig reduktion af affald. Når der er tale om store produktionsbatche, bliver overfladekvaliteten endnu mere afgørende for at opretholde de ønskede tolerancer, især i lyset af de høje kvalitetskrav, som præcisionsproducenter arbejder med.
Ra < 0,8 µm-afslutning og dens direkte indvirkning på dieslitage og reduktion af udskudte dele
Koldvalsning fjerner den tykke og sprøde valserug, der sidder fast på varmvalset stål, og resulterer i næsten spejllignende, rugfrie overflader. Disse overflader skal opnå en Ra-værdi på under 0,8 mikrometer for bestemte anvendelser. På plader med denne type afslutning kan smøremidler danne en effektiv barriere mellem metaloverfladen og die-overfladen, uden at blive forstyrret af rester af rug eller dybe overfladeurter, der holder smøremidlet fast og forstyrrer dets fordeling. Hvad sker der så? Friktionen reduceres betydeligt, materialet flyder mere let, og værktøjerne udsættes for mindre belastning. Der er også en markant reduktion i antallet af udkastede dele som følge af ridser, revner og overfladedefekter. Nuværende branchetrends viser, at producenter, der arbejder med glattere udgangsoverflader, oplever længere levetid for deres dies samt lavere værktøjsomkostninger pr. fremstillet del.
Rugfri overflade forbedrer smøremiddelens tilhæftning og resultaterne ved dybtrækning
Der er store fordele ud over, at overfladen er glat. Overfladen på koldvalsede stål er også fri for skala og fungerer bedre med smøremidler end mange andre muligheder. Ved varmvalsede stål har smøremidlet tendens til at blive fanget i skalaens dale eller falde væk, når oxidlaget fjernes. Ved koldvalsede stål er smøremiddelens adhæsion jævn over hele overfladen. Dette skaber en stabil smørefilm, som er meget fordelagtig ved dybtrækprocesser. Metal-til-metal-kontakt mindskes, og såvel metaldeles ridser som revner reduceres; samtidig øges den generelle evne til dybtræk, kompleksiteten af de fremstillede profiler samt hastigheden af processen. Overfladebehandlingen og dimensionstolerancerne bevares. Desuden reducerer den jævne smøremiddeladhæsion kontrolproblemerne ved springback, hvilket forbedrer den dimensionelle nøjagtighed og konsekvens af de fremstillede stansede komponenter.
Styrke, formbarhed og temperaturklassekontrol – tilpassede mekaniske egenskaber
Kompleks geometri og kontrol af springback ved koldvalsede stål fra kvart-hård til fuldt hård
At opnå præcision i stansprocessen kræver kontrol af materialeegenskaberne, hvilket er ideelt med koldvalsede stål på grund af dets mange tempergrader fra kvart-hård til fuldt hård. Kvart-hårde materialer med en flydegrænse på ca. 150 MPa er foretrukne til dele med omfattende udstrekning under omformning, især dele med stramme kurver og skarpe kanter. Omvendt viser det sig, at fuldt hårde materialer med en flydegrænse på over 300 MPa reducerer springback-problemer med 50–75 % ved flade dele, hvor målene er kritiske. Desuden, da fuldt hårde materialer ofte har omfattende profiler og ender med revner, er det afgørende at finde den "optimale balance". Ved masseporduktion af flere tusinde stykker er koldvalsede stål ekstremt pålidelige på grund af den konstante mikrostruktur, der gør det muligt at opretholde tolerancer på ±0,2 mm.
Valg af den rigtige temperaturgrad på forhånd kan forhindre tidskrævende efterbearbejdning og vedvarende springback-problemer gennem hele produktionscyklussen. Dette gælder især komplekse geometrier, såsom indgrebende komponenter eller bøjninger med flere akser.
Brug i branchen: Koldvalsede stål til præcisionsstansning – eksempel
Bilindustriens ADAS-beslag – eksempel: 92 % – 99,3 % udbytte ved brug af koldvalsede stål
En producent af bilkomponenter oplevede en stor forbedring efter overgangen til koldvalsede stål til fremstilling af ADAS-sensorbeslag. Disse sikkerhedskomponenter skal overholde en tolerance på ±0,1 mm spaltning. Før denne overgang havde producenten problemer med anvendelsen af varmvalsede stål. På grund af dimensionelle fejl og dannelse af stansfladedefekter (pitter) gik 8 % af produktet tabt som affald. Efter denne ændring steg udbyttet til 92 %. Ved brug af ASTM A366-koldvalsede stål i kvart-hård temperatur blev der opnået en fuldstændig omvending. Dette materiale har en meget god tykkelseskonsistens på ±0,005 tommer og en overfladekvalitet på Ra 0,6 mikrometer (dvs. skala-fri og uden overfladedefekter (mikroskopisk)). Alle disse springback-fejl og materialers sprøde brud forsvandt.
Efter den endelige test blev udbyttet registreret til en imponerende 99,3 %, hvilket betyder, at spildniveauet blev reduceret med næsten 90 %. Dette viser tydeligt, at koldvalset stål er i stand til at levere både dimensionel konsekvens og forbedret overfladekvalitet, hvilket gør det muligt at fremstille næsten fejlfrie komponenter til endda de mest kritiske sikkerhedsrelaterede anvendelser inden for branchen.
Ofte stillede spørgsmål
Q: Hvad er den primære fordel ved koldvalset stål sammenlignet med varmvalset stål? A: På grund af fremstillingsprocessen, som involverer valning ved lavere temperatur, udviser koldvalset stål ikke de kornrelaterede problemer, som varmvalset stål gør. Dette fører til langt større dimensionspræcision og bedre overfladekvalitet, når stålet er koldvalset.
Q: Hvorfor siges koldvalsningsprocessen at forbedre stansning? A: Stansning forbedres på grund af den lavere overfladeruhed, hvilket til sidst fører til reduceret friktion, mindre slid på stansværktøjerne og en reduktion af spild.
Q: Hvorfor foretrækker producenter koldvalsede stål, når det gælder dele, der kræver præcision? A: Det skyldes den bedre tolerancebevarelse og den mere ensartede mikrostruktur, hvilket gør, at koldvalsede stål kan anvendes til fremstilling af kvalitetskomponenter, der opfylder kravene i mange forskellige anvendelser.