EN
Kylmävalssatusta teräksestä saadaan erinomainen mittatarkkuus ja tiukat toleranssit.
Toleranssien yhdenmukaisuuden saavuttaminen ±0,005 tuumalla
Kylmävalssauksessa terästä käsitellään huoneenlämpötilassa, kun sitä puristetaan rullien avulla. Tämä estää lämpölaajenemisen ja mahdollistaa osien valmistamisen tarkkuudella ±0,005 tuumaa. Teräksen virtaus ja puristus pysyvät yhtenäisesti samojen rajojen sisällä, toisin kuin kuumavalssatussa teräksessä, jossa teräksen virtaus ja puristus ovat epähallittuja ja alttiita lämpötilan aiheuttamille rakenteellisille muutoksille. Kylmävalssatut tuotteet ovat suositeltavia ilmailu- ja lääkintälaiteteollisuudessa, jossa mitat vaaditaan mikrometrin tarkkuudella välttääkseen korkean lämpötilan aiheuttamat jyvärakenteen ongelmat. Lisäksi muodonmuutoksen kovettuminen parantaa tuotteen kykyä säilyttää muotonsa myöhempinä valmistusvaiheina. Miksi kuumavalssattu teräs ei sovellu ISO 2768-tarkkaan leikkaustarkkuuteen (fine)?
Kuumavalssattu teräs saavuttaa seostus- ja hitsauskäyttönsä kulkiessaan rullien läpi, joiden lämpötila ylittää 1700 Fahrenheit-astetta. Äärimmäisen kuumuuden vuoksi teräkseen muodostuu pinnallisia vikoja (kuorinta) ja se jäähtyy epätasaisesti, mikä aiheuttaa epätasaisen kutistumisen. Tämä johtaa siihen, että valssattu teräs ei täytä ISO 2768-tarkkaa standardia (±0,03 tuumaa) mittojen osalta. Pinnallisten vikojen lisäksi teräksessä esiintyy sisäisiä jännityksiä, jotka aiheuttavat teräksen vääntymisen ja sisäisen jyvärakenteen tarkentumisen. Tämä puolestaan aiheuttaa leikkausmuottien nopeamman kulumisen ja tarkkojen leikattujen osien mittojen vaihtelua. Näiden ongelmien vuoksi valmistajien on tehtävä lisäkoneistustyötä noin 75 %:lle tarkkuusosista. Vuoden 2023 alan tiedot osoittavat, että lisäkoneistustyöt aiheuttavat noin 40 % korkeammat tuotantokustannukset kuin kylmävalssatun teräksen käyttö.
Suurin mahdollinen pinnanlaatu mahdollistaa puhtaasti suoritettavan muovauksen ja pidemmän työkaluelämän.
Kylmävalssauksen ansiosta saavutamme erinomaisen sileät pinnat jopa Ra < 0,8 mikrometrin tasoille, mikä on ratkaisevaa tarkkuusleimauksessa. Syy tähän on pinnan tasaisuus. Niin sileällä pinnalla kitka vähenee huomattavasti (tai jopa katoaa kokonaan), kun metalli koskettaa muottia muotoutumisprosessin aikana. Tämän seurauksena työkalumateriaali kulumaa paljon vähemmän. Esimerkiksi joissakin tehtaissa väitetään, että niiden muotit kestävät jopa 40 % pidempään kylmävalssattua terästä käytettäessä verrattuna kuumavalssattuun teräkseen. Mikropiikit ja -urat puuttuvat, joten materiaali ei tartu kiinni eikä kulje muottia vasten. Pintojen sileyden ansiosta tehtaat saavuttavat tuottavuuden nousun jopa 30 %:n verran, sillä sileä materiaali vähentää huomattavasti hukkamateriaalia. Suurten tuotantoerien yhteydessä pinnan laatu saa vielä suuremman merkityksen haluttujen toleranssien säilyttämiseksi, erityisesti kun kyseessä ovat tarkkuusvalmistajien asettamat korkeat laatuvaatimukset.
Ra < 0,8 µm -pintasuodatus ja sen suora vaikutus työkalujen kulumiseen sekä hukkaprosentin alentamiseen
Kylmävalssaus poistaa kuumavalssatun teräksen pinnalle muodostuneen paksun ja haurauden muovipinnan (kärsä), mikä johtaa lähes peilikirkkaaseen, kärsävapaaseen pintaan. Tällaiset pinnat täytyy saada Ra-arvoon alle 0,8 mikrometriä tietyissä sovelluksissa. Levyn tällaisessa pinnassa voiteluaineet voivat muodostaa todellisen esteen metallin ja muotin pinnan välille ilman, että jäänyt kärsä tai syvät pintaurat estäisivät voiteluaineen tasaisen jakautumista. Mitä tapahtuu sitten? Kitka vähenee merkittävästi, materiaali virtaa helpommin ja työkalut kokevat vähemmän rasitusta. Lisäksi osien hukkaantumismäärä naarmuuntumisen, repäistyksen ja pinnavirheiden vuoksi vähenee huomattavasti. Nykyiset teollisuuden trendit osoittavat, että valmistajat, jotka käyttävät alkuun sileämpiä pintoja, saavat pidemmän muottien käyttöiän ja pienentävät työkalukustannuksia osaa kohden.
Kärsävapaa pinta parantaa voiteluaineen tarttumista ja syvävetoprosessin tuloksia
Suuret edut eivät rajoitu sileyteen. Kylmävalssatun teräksen pinta on myös ilman kuumavalssauskudelmaa, ja se toimii paremmin voiteluaineiden kanssa kuin monet muut vaihtoehdot. Kuumavalssatun teräksen tapauksessa voiteluaine jää usein kudelmapohjien väliin tai huuhtoutuu pois, kun oksidikerros poistetaan. Kylmävalssatun teräksen tapauksessa voiteluaineen tarttuminen on tasaisesti jakautunut koko pinnalle. Tämä luo vakaa voitelukalvo, joka on erinomaisen hyödyllinen syvävetoprosesseissa. Metallin metalliin -kosketus vähenee, metallikomponenttien karheutuminen ja repeytyminen vähenevät, ja kokonaiskyky syvävetoon, piirteiden monimutkaisuuden lisäämiseen sekä operaation nopeuden kasvattamiseen parantuu. Pintakäsittelyn laatu ja mitatoleranssit säilyvät. Lisäksi tasaisempi voiteluaineen tarttuminen vähentää takaisinpyörimisen hallintaa, mikä parantaa valssattujen komponenttien mitallista tarkkuutta ja yhdenmukaisuutta.
Lujuus, muovautuvuus ja kovuusluokan säätö – mukautetut mekaaniset ominaisuudet
Monimutkainen geometria ja muodonmuutoksen takaisinpyörimisen hallinta kylmävalssattuun teräkseen neljänneskovasta täyskovaan
Painamistoiminnon tarkkuuden saavuttaminen edellyttää materiaalin ominaisuuksien hallintaa, mikä on ihanteellista kylmävalssatulla teräksellä, koska sillä on useita kovuusluokkia neljänneskovasta täyskovaan. Neljänneskovat materiaalit, joiden myötöraja on noin 150 MPa, ovat suositeltavia osille, joita venytetään laajalti muotoiluvaiheessa, erityisesti niille, joilla on tiukat kaaret ja terävät kulmat. Toisaalta täyskovat materiaalit, joiden myötöraja ylittää 300 MPa, vähentävät muodonmuutoksen takaisinpyörimisen ongelmia jopa 50–75 % tasomaisissa osissa, joissa mitat ovat kriittisiä. Lisäksi, koska täyskovat materiaalit sisältävät runsaasti piirteitä ja päätyvät halkeamaan, on löydettävä ”optimaalinen kovuus”. Massatuotannossa tuhansia kappaleita valmistettaessa kylmävalssattu teräs on erinomaisen luotettavaa, koska sen yhtenäinen mikrorakenne mahdollistaa toleranssin säilyttämisen ±0,2 mm:n tarkkuudella.
Oikean kovuusluokan valitseminen etukäteen voi estää aikaa vievää jälkikäsittelyä ja pitkäkestoisia palautumisongelmia koko tuotantoprosessin ajan. Tämä pätee erityisesti monimutkaisiin geometrioihin, kuten lukittaviin komponentteihin tai usean akselin taivutuksiin.
Teollisuuden käyttö: kylmävalssattujen terästen käyttö korkean tarkkuuden leikkauspuristuksessa – esimerkki
Autoteollisuuden ADAS-kannatin – esimerkki: 92–99,3 % hyötysuhde kylmävalssattujen terästen käytöllä
Autoteollisuuden komponentteja valmistava yritys saavutti merkittävää parannusta siirtyessään ADAS-anturien kiinnikkeiden valmistuksessa kylmävalssattuun teräkseen. Nämä turvallisuuskomponentit vaativat tarkkuutta ±0,1 mm:n välistä toleranssia. Tätä siirtymää edeltäneenä aikana valmistaja kohtasi ongelmia kuumavalssatun teräksen käytössä. Mittojen poikkeamien ja leimattujen pintojen pienten koveruuksien (pitsien) vuoksi 8 % tuotteesta menetettiin jätteeksi. Tämän muutoksen jälkeen hyötyosuus nousi 92 %:iin. ASTM A366 -standardin mukaisen kylmävalssatun teräksen käyttö neljänneskovan kovuuden tilassa mahdollisti täydellisen kääntöpisteen. Tällä materiaalilla on erinomainen paksuustasaisuus ±0,005 tuumaa ja pintalaatu Ra 0,6 mikrometriä (eli se on ilman pintakäppylöitä ja pintavirheitä (mikrotasolla)). Kaikki nämä taipumisvirheet ja materiaalin hauras rikkoutuminen hävisivät kokonaan.
Lopputestauksen jälkeen saantoprosentti kirjattiin erinomaiseksi 99,3 %:ksi, mikä tarkoittaa, että romun määrä vähentyi lähes 90 %. Tämä osoittaa selvästi, että kylmävalssattu teräs kykenee tarjoamaan sekä mitallisesti tarkkuutta että parantunutta pinnanlaatua, mikä mahdollistaa lähes täydellisten komponenttien valmistuksen myös teollisuuden vaativimmille turvallisuuteen liittyville sovelluksille.
Usein kysytyt kysymykset
K: Mikä on kylmävalssatun teräksen tärkein etu verrattuna kuumavalssattuun teräkseen? V: Valmistusprosessin vuoksi, jossa terästä valssataan alhaisemmassa lämpötilassa, kylmävalssattu teräs ei näytä jyvästruktuuriin liittyviä ongelmia, joita kuumavalssattu teräs usein esiintyy. Tämä johtaa huomattavasti parempaan mitalliseseen tarkkuuteen ja pinnanlaatuun kylmävalssatun teräksen tapauksessa.
K: Miksi kylmävalssausta sanotaan parantavan leimautusta? V: Leimautusta parannetaan alhaisemman pinnankarheuden ansiosta, mikä lopulta johtaa kitkan vähenemiseen, vähemmän kulumiseen leimausmuoteissa ja romun määrän vähenemiseen.
K: Miksi valssattua kylmävalssattua terästä suositaan valmistajien keskuudessa tarkkuutta vaativiin osiin? V: Kylmävalssattu teräs säilyttää tarkemmin mitoituksia ja sen mikrorakenne on yhtenäisempi, mikä mahdollistaa laadukkaiden komponenttien valmistamisen, jotka täyttävät lukuisien sovellusten vaatimukset.