EN
Mehanske lastnosti jekla 1010 za hladno oblikovanje
Raztezek in raztegljivost žarjenega jekla 1010
Glavna prednost jekla 1010, ki omogoča poenostavitev hladnega oblikovanja, je njegova dokumentirana raztegljivost. V žarjenem stanju material kaže raztezek več kot 30 % pred lomom. Zato je mogoče, da se jeklo termično obdeluje in nato hladno izdeluje (hladno udarja in hladno upogiba), pri čemer se izognemo lomu jekla. Značilna vrednost raztezka pred lomom izhaja iz zelo nizke vsebine ogljika v jeklu (0,10 %); ta vsebina je dovolj nizka, da se dislokacije lahko prosto in brez ovir premikajo skozi celotno feritno rešetko ter s tem ustvarijo potrebno raztegljivost. Čeprav so naprednejša jekla trša, jim še vedno manjka raztežnost, ki znaša 15 % ali manj, kar omejuje geometrijske oblike, ki jih je mogoče izdelati. Ta nizka meja raztezka je tudi razlog, zakaj naprednejša jekla niso primerna za komponente, pri katerih je potrebno hladno oblikovati zapletene oblike. V industriji se takšne aplikacije uporabljajo v avtomobilski industriji za izdelavo nosilcev vzmetnih sistemov ter za izdelavo zapletenih ohišij električnih komponent. Specifikacije AMS 366 za žarjeno jeklo 1010 določajo raztezek v območju od 30 do 40 %. Ta nadpovprečna raztegljivost je a.
Vpliv razmerja med mejo plastičnosti in natezno trdnostjo na povratno deformacijo in odpornost proti razpokam
Razmerje med mejo plastičnosti in trdnostjo je ključen dejavnik pri odzivu materiala na oblikovne procese. Vzemimo za primer jeklo 1010. Pri razmerju med mejo plastičnosti in trdnostjo približno 0,5 se opazi le majhen povratni učinek zaradi postopnega prehoda materiala iz elastične v plastično deformacijo. Trdnost na razteg po standardu ASTM znaša 365 MPa; to jeklo prav tako kaže brezrazpokovni odziv na zmerno deformacijo, vendar z določeno omejitvijo. Material med deformacijo skorajda ne trdi, kar je značilno za n-vrednost 0,18. Zato to jeklo ni primerno za aplikacije z visoko raztegljivostjo, kot so globoki izvleki. Za te aplikacije proizvajalci raje uporabljajo brezmedenska jekla, ki imajo n-vrednosti nad 0,23 in s tem presegajo jeklo 1010. Po podatkih ASM International se jeklo 1010 pri enakih pogojih upogibanja povrne manj kot 40 % v primerjavi z jeklom 1020. To ga naredi idealno za uporabo pri natančnih delih, kot so običajni elementi za opremo.
Obdelovalne lastnosti jekla 1010 za tipične hladne oblikovalne operacije
Prikovanje, upogibanje in plitko vlečenje: prednosti jekla 1010
Pri operacijah z nizko do srednjo obremenitvijo, kot so izdelava odtiskov, upogibanje ali plitka vlečna obdelava, se jeklo 1010 odlično obnese. Lastnost raztegljivosti materiala, določena v standardu ASTM A366, omogoča raztezek od 28 do 32 odstotkov brez pretrganja, kar ga naredi primerno za te postopke. Jeklo 1010 je privlačno zaradi nizke meje plastičnosti približno 180–210 MPa, kar zmanjšuje zahteve glede pritiskalne sile in s tem znižuje stroške porabe energije. Zato se jeklo 1010 pogosto uporablja v podjetjih za izdelavo delov z nizkimi zahtevami glede oblikovanja, kot so kovinske opornice, sponke in ohišja. Odličen videz oblikovanega dela je prednost, še posebej za taka ohišja, ki zahtevajo dekorativne površine. Če pa je končna uporaba natančnostno odvisna, je morda potrebno dodatno sprostiti napetost z žarjenjem dela.
Omejitve pri hudo globoki vlečni obdelavi in hladnem vrtanju z visokim razmerjem
jeklo 1010 preprosto ne more delovati pri operacijah z visokim obremenitvijo, kot so globoko vlečenje ali hladno kovanje, kjer so razmerja stiskanja višja od 2:1. To je posledica relativno nizke vrednosti n tega materiala; pri nizkih vrednostih n se trdota povečuje hitro, kar pomeni, da je material nagnjen k razpokanju pri obdelavi bolj zahtevnih geometrijskih oblik. Vsakdo, ki je poskusil izdelati globoko vlečene skodelice, ve, da opazna tanjšanje sten in razpoke nastopata, ko se debelina stene zmanjša za več kot 40 %. Prav tako bo zaradi nizke vrednosti n pri hladnem kovanju jeklo 1010 povzročilo nastanek robnih razpok in težave z raztegljivostjo pri izdelavi kovanih vijakov in drugih vpetih elementov. Zaradi teh težav se jeklo 1010 pogosto nadomesti z brezmedenskimi (IF) jekli, čeprav so ti materiali običajno dražji. Ti materiali so zasnovani tako, da imajo boljšo obdelljivost in kakovost površine.
Obnašanje pri trdovanju: Pomen nizke vrednosti n jekla 1010 v proizvodnji
n-vrednost jekla 1010 je približno 0,18, kar pomeni, da so lastnosti tega jekla pri trdnenju z delovanjem manj izražene. Zato jeklo z nižjo n-vrednostjo doseže najvišje trdnenje z delovanjem že pri nižjih stopnjah obremenitve. To lahko dejansko poslabša obseg odskoka pri osnovnih ukrivljah in plitkih vlečenjih ter poveča število kalibracijskih korakov. Hkrati pa to pomeni, da se pri jeklu 1010 obdelava lahko koncentrira na nekaj majhnih območjih, kar pri ostrih vogalih in/ali globokih vlečenjih povzroči večje napake. Trdnenje se lahko pojavlja neenakomerno po površini, kar lahko povzroči težave z dimenzijami in dopustnimi odstopki, še posebej pri velikem številu delov. Mogoče je tudi, da obrat uporabi kombinacijo različnih postopkov za zmanjšanje tega pojava trdnenja z delovanjem, vendar to prav tako vodi do nižjih izkoristkov in višjih stroškov. Jeklo z n-vrednostmi nad 0,25, na primer brezmedno (IF) jeklo, je znatno bolj primerno za homogenost pri bolj zapletenih operacijah; kljub temu mnogi proizvajalci še vedno raje uporabljajo jeklo 1010, kadar zahtevajo dobro obdelljivost, sprejemljive stroške na enoto mase ter le mehko sprejemljivo raven oblikljivosti za določeno uporabo.
Kako se jeklo 1010 primerja z alternativami za izdelavo hladno oblikovanih delov
Primerjava z jekli 1008, 1020 in brezmednih (IF) jekel: kompromisi med oblikljivostjo, stroški in kakovostjo površine
jeklo 1010 zaseda srednji položaj med nizkoogljičnimi jekli. Pri vsebini ogljika 0,10 % zagotavlja višjo natezno trdnost kot jeklo 1008, ki vsebuje le 0,08 % ogljika. Hkrati je bolj gibljivo od jekla 1020, ki vsebuje 0,20 % ogljika. Ta gibljivost je prednostna pri operacijah upogibanja, pa tudi pri osnovnih operacijah izdelave s ploščicami. Brezmedna (IF) jekla pa ponujajo izjemne prednosti. Pri globokem vlečenju IF jekla presegajo ostale tri razrede, vključno z jekli 1010, 1020 in 1008, saj ne vsebujejo ogljika ter drugih posebnih mikrolegirnih dodatkov, ki bi ovirali starenje pod napetostjo v materialih.
Složenost obdelave je razvidna iz različnih stroškov.
jekli 1010 in 1008 sta običajno najcenejši možnosti.
jeklo 1010 je za 5–8 % cenejše od jekla 1020 zaradi omejitev pri sestavi jekla 1020, ki so strožje.
IF jeklo je za 15–20 % dražje zaradi posebne talitve in posebne žaritve.
Izbira določajo stroški in zapletenost obdelave. Jeklo 1010 se pogosto uporablja v aplikacijah z omejenim proračunom in nekaterimi zahtevami glede oblikovanja, na primer pri konstrukcijskih podporah ali ohišjih delih. Večina proizvajalcev ta kombinacija šteje za precej tvegano, saj jeklo 1010 najbolje izpolnjuje zahteve v okviru proračunskih omejitev.
IF jekla hkrati ponujajo odlično površinsko kakovost z gladko in enotno površino, kar je potrebno za avtomobilске dele, ki jih je treba barvati. V procesu oblikovanja jeklo 1020 kaže manj Lüderjevih pasov kot jeklo 1010, ki ima bolj izražene Lüderjeve pasove.
P P P
Kakšna je glavna prednost uporabe jekla 1010 za hladno oblikovanje?
jeklo 1010 ima visoko stopnjo duktilnosti. Zato se izdelani deli lahko večkrat upogibajo brez tveganja razpoke.
Zakaj jeklo 1010 ni primerno za operacije globokega vlečenja?
Zaradi nizke vrednosti n, ki je manjša od 0,18, jeklo 1010 kaže slabo delovanje pri trdnenju, kar povzroči hitro trdnenje in krhkost pri visokih deformacijskih obremenitvah.
Kako se jeklo 1010 primerja z drugimi nizkoogljičnimi jekli?
V primerjavi z jekli 1008 in 1020 ima jeklo 1010 edinstveno kombinacijo obdelljivosti, natezne trdnosti in cene, zaradi česar je privlačnejše; medtem ko imajo brezmedno jekla (IF jekla) boljšo obdelljivost, vendar po višji ceni.