EN
Mekaniske egenskaper til 1010-stål for kaldforming
Forlengelse og duktilitet til glødet 1010-stål
Den viktigste egenskapen til ståltype 1010, som forenkler kaldforming, er dens dokumenterte duktilitet. I sin glødet tilstand viser materialet en forlengelse på over 30 % før brudd. Derfor kan stålet varmebehandles for å sikre at det ikke går i brudd under kaldforming, og deretter kaltdyptrykkes og kaldbøyges. Karakteriseringen av bruddforlengelsen skyldes stålets svært lave karboninnhold (0,10 %); det er så lavt at dislokasjoner fritt og uten hindring kan bevege seg gjennom hele ferrittgitteret, og dermed utvikle den nødvendige duktiliteten. Selv om mer avanserte ståltyper er sterker, oppnår de fortsatt bare forlengelser på 15 % eller lavere, noe som setter begrensninger for de geometriske formene som kan produseres. Denne lave grensen for forlengelse er også grunnen til at mer avanserte ståltyper er uegnede for komponentapplikasjoner der komplekse former skal fremstilles ved kaldforming. I industrien omfatter slike applikasjoner bilindustrien, spesielt produksjon av opphengetilbehør, samt produksjon av komplekse kabinettkonfigurasjoner for elektriske komponenter. AMS 366-spesifikasjonene for glødet 1010-stål angir et forlengelsesområde på 30–40 %. Denne over gjennomsnittlig strekkbarheten er en.
Påvirkning av forholdet mellom flytegrense og bruddfestighet på fjæring og sprekkbestandighet
Utbyttet-/strekkstyrkeforholdet er en kritisk faktor når det gjelder materialets respons på formeringsprosesser. Ta for eksempel ståltype 1010. Ved et utbytte-/strekkstyrkeforhold nær 0,5 observeres lite elastisk tilbakebøyning (springback) på grunn av en gradvis overgang av materialet fra elastisk til plastisk deformasjon. Med en strekkstyrke på 365 MPa i henhold til ASTM-standarder viser dette stålet også en sprakkfri respons på moderat deformasjon, men med en forbehold. Materialet gir minimal hardning under deformasjon, som er tilfellet ved en lav n-verdi på 0,18. Dermed er dette stålet ikke egnet for høy-strekkanvendelser som dyptrekking. For slike anvendelser foretrekker produsenter interstitiellfritt stål, som har n-verdier over 0,23 og dermed overgår ståltype 1010. Ifølge data registrert av ASM International viser ståltype 1010 også mindre enn 40 % så mye elastisk tilbakebøyning (springback) som ståltype 1020 under samme bøyningsforhold. Dette gjør det ideelt egnet for bruk i presisjonsdelar, for eksempel vanlig byggmaterial.
Behandlingsytelse for 1010-stål ved typiske kaldformingsoperasjoner
Demping, bøyning og grunt trekk: Fordeler med 1010-stål
Under lav- til mellomhøy spenningsbelastning, som ved stansing, bøyning eller grunndragprosesser, presterer 1010-stål godt. Materialets forlengningsegenskap, definert i ASTM A366, tillater en forlengning på 28–32 prosent uten brudd, noe som gjør det egnet for disse prosessene. 1010-stål er attraktivt på grunn av sin lave flytespenning på ca. 180–210 MPa, noe som gir fordelen med reduserte krefter på presseanlegget og dermed lavere energiforbrukskostnader. Dette er grunnen til at 1010-stål ofta brukes av bedrifter for produksjon av formdeler med lav krav, som metallklemmer, -kroker og kabinettkomponenter. Den gode overflatekvaliteten på de formede delene er en fordel, særlig for kabinetter som krever dekorative overflater. Hvis endeanvendelsen imidlertid er avhengig av høy nøyaktighet, kan det være nødvendig med ekstra spenningsavlating ved gløding av delen.
Begrensninger ved alvorlig dypdragning og kaldforming med høy forholdstall
1010-stål kan enkelt ikke brukes i høybelastningsoperasjoner som dypttrekking eller kaldhodning med kompresjonsforhold på over 2:1. Dette skyldes materialets relativt lave n-verdi; arbeidsverkhardning sker raskt ved lave n-verdier, noe som betyr at materialet er utsatt for sprickdannelse ved bearbeiding av mer komplekse geometriske former. Alle som har prøvd å fremstille dypttrekte kopper vet at betydelig veggtyndning og sprekker oppstår når veggtykkelsen reduseres med mer enn 40 %. I tillegg vil 1010-stål, på grunn av den lave n-verdien, gi problemer ved kaldhodning av stålboltar og fester, blant annet kantsprekker og duktilitetsproblemer. På grunn av disse problemene erstattes 1010-stål ofta med interstitialfritt (IF) stål, selv om IF-stål vanligtvis er dyrere. Disse materialene er utformet for å gi bedre formbarhet og bedre overflatekvalitet.
Arbeidsverkhardningsatferd: Betydningen av 1010-ståls lave n-verdi i produksjon
n-verdien til ståltype 1010 er ca. 0,18, noe som betyr at dette stålets hardningskarakteristika ved deformasjon ikke er like uttalte. Av den grunnen kan stål med en lavere n-verdi nå maksimal hardning ved deformasjon, som sker ved lavere deformasjonsnivåer. Dette kan faktisk forverre utbøyningseffekten (springback) ved enkle bøyer og grunt trekk, samt øke antallet kalibreringssteg. Det betyr imidlertid også at 1010-stål er mer utsatt for at deformasjonen konsentreres i få områder, noe som kan føre til flere feil når hjørner er skarpe og/eller ved dype trekk. Hardning kan også oppstå på en ujevn måte over overflaten, noe som kan skape problemer med mål og toleranser, spesielt ved et stort antall arbeidsstykker. Det er også mulig at en verkstedbruker kombinerer ulike prosesser for å redusere denne hardningsoppførselen ved deformasjon, men det fører også til lavere utbytterater og høyere kostnader. Stål med n-verdier over 0,25, for eksempel interstitialfritt (IF)-stål, er mye bedre egnet for homogenitet ved mer komplekse operasjoner, men mange produsenter foretrekker fortsatt 1010-stål når de krever en kombinasjon av god bearbeidbarhet, en akseptabel kostnad per masseenhet og et marginalt akseptabelt formbarhetsnivå for en gitt anvendelse.
Hvordan 1010-stål sammenlignes med alternativer for fremstilling av kaldformede deler
Sammenlignet med 1008-, 1020- og interstitiellfritt (IF) stål: Kompromisser mellom formbarhet, kostnad og overflatekvalitet
1010-stål ligger mellom lavkarbonstålalternativene. Med 0,10 % karbon gir det bedre strekkfasthet enn 1008-stål, som kun inneholder 0,08 % karbon. Det er også mer fleksibelt enn 1020-stål, som inneholder 0,20 % karbon. Denne fleksibiliteten er en fordel ved bøyeoperasjoner samt grunnleggende stansoperasjoner. Interstitiellfritt (IF) stål gir imidlertid betydelige fordeler. IF-stål overgår de tre andre kvalitetene – inkludert 1010-, 1020- og 1008-stål – når det gjelder dyptrekking, på grunn av fraværet av karbon og andre spesielle mikrolegeringsadditiver som hindrer deformasjonsaldring i materialet.
Kompleksiteten ved bearbeiding kommer tydelig fram i de ulike kostnadene.
1010- og 1008-stål er vanligvis de billigste alternativene.
1010-stål er 5–8 % billigere enn 1020-stål, fordi sammensetningskontrollen for 1020-stål er strengere.
IF-stål er 15–20 % dyrere på grunn av den spesielle smelteprosessen og den spesielle glødingen.
Kostnad og prosesseringens kompleksitet avgjør valget. 1010-stål brukes vanligvis i applikasjoner med stram budsjett og visse omformingskrav, for eksempel strukturelle beslag eller kabinettdele. De fleste produsenter finner denne kombinasjonen ganske risikofylt, da 1010-stål fungerer best under budsjettmessige begrensninger.
IF-stål har samtidig en utmerket overflatekvalitet, med jevn og konsekvent IF-ståloverflate, som kreves for bilkomponenter som skal males. Under omformingsoperasjoner oppstår færre Lüders-bånd i 1020-stål enn i 1010-stål, som er et stål med mer utprägade Lüders-bånd.
V.T.T
Hva er hovedfordelen med å bruke 1010-stål til kald omforming?
1010-stål har et høyt nivå av duktilitet. Derfor kan stansede deler bøyes gjentatte ganger uten risiko for sprakkdannelse.
Hvorfor er 1010-stål ikke egnet for dypttrekkoperasjoner?
På grunn av sin lave verdi av n, som er mindre enn 0,18, viser 1010-stål dårlig arbeidsforsterkning, noe som fører til at det forsterkes raskt ved deformering og blir sprø under høye spenningsforhold.
Hvordan sammenlignes 1010-stål med andre lavkarbonstål?
I sammenligning med 1008- og 1020-stål har 1010-stål en unik kombinasjon av formbarhet, strekkfasthet og pris, noe som gjør det mer attraktivt; interstitialfrie stål har imidlertid bedre formbarhet, selv om de koster mer.