EN
Mechanické vlastnosti ocele 1010 pre tvorenie za studena
Predĺženie a tažnosť žíhaného ocelového zliatku 1010
Hlavným aktívom, ktoré oceľ 1010 vlastní a ktoré zjednodušuje studené tvárnenie, je jej dokumentovaná tažnosť. V žíhanom stave materiál vykazuje pred pretrhnutím predĺženie vyššie ako 30 %. Preto, aby sa zabránilo pretrhnutiu ocele pri studenom tvárnení, je možné oceľ tepelne spracovať a následne ju studeno tlačiť a studeno ohýbať. Charakteristika predĺženia pri pretrhnutí vyplýva z veľmi nízkeho obsahu uhlíka v oceli (0,10 %); tento obsah je dostatočne nízky na to, aby dislokácie mohli voľne a bez prekážok prechádzať celou feritovou mriežkou a tak vytvárať potrebnú tažnosť. Hoci pokročilejšie ocele sú pevnostnejšie, ich predĺženie stále dosahuje len 15 % a menej, čo obmedzuje geometrické tvary, ktoré je možné vyrábať. Toto nízke obmedzenie predĺženia je tiež dôvodom, prečo sú pokročilejšie ocele nevhodné pre komponenty, kde sa vyžaduje studené tvárnenie zložitých tvarov. V priemysle sa takéto aplikácie vyskytujú v automobilovom priemysle pri výrobe závesných konzol a pri výrobe zložitých krytov elektrických komponentov. Špecifikácie AMS 366 pre žíhanú oceľ 1010 uvádzajú rozsah predĺženia 30 až 40 %. Táto vyššia než priemerná natiahnuteľnosť je.
Vplyv pomeru meze klzu k pevnosti v ťahu na odskok a odolnosť voči trhlinám
Pomer mezného napätia k pevnosti v ťahu je kritickým faktorom, pokiaľ ide o odpoveď materiálu na tvárnacie procesy. Vezmime si napríklad oceľ 1010. Pri pomere mezného napätia k pevnosti v ťahu približne 0,5 sa pozoruje len malé pružné odskočenie v dôsledku postupného prechodu materiálu z elastického do plastického deformovania. Táto oceľ má pevnosť v ťahu 365 MPa podľa normy ASTM a tiež vykazuje beztrhovú odpoveď na stredne intenzívnu deformáciu, avšak s jednou výhradou. Počas deformácie materiál poskytuje minimálne zpevnenie, čo je typické pre nízku hodnotu exponenta n = 0,18. Preto nie je táto oceľ vhodná pre aplikácie s vysokým natiahnutím, ako napríklad hlboké taženie. Na tieto aplikácie uprednostňujú výrobcovia ocele bez medzizrnových prísad (IF ocele), ktoré majú hodnoty n vyššie než 0,23 a preto prekonávajú oceľ 1010. Podľa údajov zaznamenaných organizáciou ASM International sa oceľ 1010 pri rovnakých podmienkach ohybu vráti späť menej než 40 % toho, čo sa vráti oceľ 1020. To ju robí ideálnou pre použitie v presných súčiastkach, napríklad v bežných montážnych dieloch.
Spracovateľský výkon ocele 1010 pre typické operácie studeného tvárnenia
Vytlačovanie, ohybanie a mierne taženie: výhody ocele 1010
Počas operácií s nízkym a stredným zaťažením, ako je napríklad tvárnenie do matricy, ohyb alebo plytké taženie, sa oceľ triedy 1010 správa dobre. Vlastnosť materiálu – predĺženie – definovaná normou ASTM A366 umožňuje predĺženie 28 až 32 percent bez zlomenia, čo ju robí vhodnou pre tieto procesy. Oceľ 1010 je atraktívna vďaka nízkej mezi klzu približne 180 až 210 MPa, čo prináša výhodu zníženia požadovanej sily lisu a tým aj zníženia nákladov na spotrebu energie. Preto sa oceľ 1010 bežne používa podnikmi na výrobu komponentov s nízkymi požiadavkami na tvárnenie, ako sú kovové upevňovacie prvky, závesy a krycie prvky. Vynikajúci vzhľad vytvarovaného dielu je výhodou najmä pre tie kryty, ktoré vyžadujú dekoratívne povrchové úpravy. Ak je však konečné použitie presnostne závislé, môže byť potrebné dodatočné odstraňovanie napätia prostredníctvom žíhania dielu.
Obmedzenia pri prísnom hlbokom tažení a studenom kovanie s vysokým pomerom
oceľ triedy 1010 jednoducho nie je vhodná pre operácie s vysokým napätím, ako je hlboké taženie alebo studené kovanie, kde je pomer stlačenia vyšší ako 2:1. Dôvodom je relatívne nízka hodnota koeficientu n u tohto materiálu; pri nízkych hodnotách n sa tvrdnosť materiálu zvyšuje rýchlo, čo znamená, že materiál má tendenciu prasknúť pri spracovaní zložitejších geometrických tvarov. Každý, kto sa pokúsil vyrábať hlboko tažené poháre, vie, že výrazné ztenčenie stien a praskliny vznikajú, keď sa hrúbka steny zníži o viac ako 40 %. Okrem toho, kvôli nízkej hodnote n pri studenom kovaní, oceľ 1010 spôsobuje, že skrutky a spojovacie prvky vyrobené studeným kovaním majú tendenciu k prasklinám na okraji a problémom s kujnosťou. Z týchto dôvodov sa oceľ 1010 často nahradzuje ocelami bez medzizrnových prímesí (IF). Hoci ocele bez medzizrnových prímesí sú zvyčajne drahšie, boli navrhnuté tak, aby mali lepšiu tvarovateľnosť a kvalitnejší povrchový stav.
Správanie sa pri tvrdnutí: Význam nízkej hodnoty n ocele 1010 v priemyselnej výrobe
n-hodnota ocele 1010 je približne 0,18, čo znamená, že charakteristiky tvrdnutia pri deformácii tejto ocele nie sú tak výrazné. Z tohto dôvodu oceľ s nižšou n-hodnotou môže dosiahnuť maximálne tvrdnutie pri deformácii, ktoré nastáva pri nižších úrovniach deformácie. To môže dokonca zhoršiť mieru odskoku pri základných ohyboch a plytkých taženiach, ako aj počet kalibračných krokov. Zároveň to znamená, že u ocele 1010 sa deformácia môže koncentrovať v niekoľkých oblastiach, čo môže spôsobiť vyšší počet chýb pri ostrých rohoch a/alebo pri hlbokých taženiach. Tvrdnutie sa môže tiež vyskytovať nejednotne po povrchu, čo môže viesť k problémom s rozmermi a toleranciami, najmä pri veľkom počte súčiastok. Je možné, že výrobca použije kombináciu rôznych technologických procesov na zmierňovanie tohto javu tvrdnutia pri deformácii, avšak to tiež vedie k nižšej výťažnosti a vyšším nákladom. Oceľ s n-hodnotami vyššími ako 0,25, napríklad intersticiálna voľná (IF) oceľ, je pre homogénnejšiu spracovateľnosť pri zložitejších operáciách výrazne vhodnejšia; mnoho výrobcov však stále uprednostňuje oceľ 1010, ak vyžadujú kombináciu dobrej obrábateľnosti, prijateľných jednotkových nákladov za hmotnosť a len minimálne dostatočnej úrovne tvárnosti pre dané použitie.
Ako sa oceľ 1010 porovnáva s alternatívami pri výrobe studenou tvárnosťou tvarovaných dielov
Porovnanie s oceľami 1008, 1020 a intersticiálnou voľnou (IF) oceľou: kompromisy medzi tvárnosťou, nákladmi a kvalitou povrchu
oceľ 1010 sa nachádza medzi možnosťami nízkouhlíkových ocelí. Pri obsahu uhlíka 0,10 % poskytuje vyššiu pevnosť v ťahu ako oceľ 1008, ktorá obsahuje len 0,08 % uhlíka. Zároveň je pružnejšia ako oceľ 1020, ktorá obsahuje 0,20 % uhlíka. Táto pružnosť je výhodná nielen pri ohýbaní, ale aj pri základných operáciách razenia. Intersticiálna voľná (IF) oceľ však ponúka výrazné výhody. IF ocele prekračujú ostatné tri triedy, vrátane 1010, 1020 a 1008, pri hlbokom tažení v dôsledku absencie uhlíka a iných špeciálnych mikrolegovacích prísad, ktoré bránia starnutiu materiálu pod vplyvom deformácie.
Zložitosť spracovania sa prejavuje v rôznych cenách.
ocele 1010 a 1008 sú zvyčajne najlacnejšie možnosti.
oceľ 1010 je o 5 – 8 % lacnejšia ako oceľ 1020, pretože pri výrobe ocele 1020 je presnejšia kontrola zloženia.
IF oceľ je o 15 – 20 % drahšia kvôli špeciálnej tavbe a špeciálnej žíhaniu.
Výber určujú náklady a zložitosť spracovania. Oceľ 1010 sa bežne používa v aplikáciách s prísnym rozpočtom a určitými požiadavkami na tvárnenie, napríklad pri konštrukčných upevňovacích doskách alebo krycich dieloch. Väčšina výrobcov považuje túto kombináciu za pomerne rizikovú, pretože vzhľadom na rozpočtové obmedzenia sa oceľ 1010 osvedčuje najlepšie.
IF ocele zároveň ponúkajú vynikajúcu povrchovú úpravu so hladkým a rovnorodým povrchom, ktorý je vyžadovaný u automobilových dielov určených na natieranie. Počas operácií tvárnenia vzniká u ocele 1020 menej Lüderových pásov ako u ocele 1010, čo je oceľ s výraznejšími Lüderovými pásmi.
Často kladené otázky
Aká je hlavná výhoda použitia ocele 1010 pri studenom tvárnení?
oceľ 1010 má vysokú úroveň tažnosti. Preto sa vyrazené diely dajú opakovane ohýbať bez rizika prasknutia.
Prečo nie je oceľ 1010 vhodná pre operácie hlbokého ťahania?
Vzhľadom na nízku hodnotu n, ktorá je nižšia ako 0,18, oceľ triedy 1010 vykazuje slabé tvrdnutie pri deformácii, čo spôsobuje jej rýchle tvrdnutie a krehkosť za podmienok vysokého napätia.
Ako sa oceľ 1010 porovnáva s inými nízkouhlíkovými oceľami?
V porovnaní s oceľami 1008 a 1020 má oceľ 1010 jedinečnú kombináciu tvarovateľnosti, pevnosti v ťahu a ceny, čo ju robí atraktívnejšou; medzitým intersticiálne voľné ocele majú lepšiu tvarovateľnosť, avšak za vyššiu cenu.