COLD FORMING MATERIALS

Pourquoi les matériaux sont-ils qualifiés et il y a encore des problèmes avec le refroidissement?

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Dans l'industrie du refroidissement, de nombreuses entreprises ont rencontré des situations similaires:

Dans le même lot de matériaux, la composition chimique du certificat de matériau répond aux normes, les propriétés mécaniques répondent aux normes, la taille répond également aux exigences et même les résultats des tests tiers sont tous qualifiés. Cependant, une fois que le matériau est vraiment entré dans la production de refroidissement, des problèmes tels que la fissuration, le pliage, un remplissage insuffisant à l'angle R, une durée de vie anormale du moule et des fluctuations de la taille du produit peuvent encore se produire.

À l'heure actuelle, la première réaction de nombreuses personnes est souvent la suivante: y a-t-il un problème avec le matériel?

En fait, ce problème ne peut pas être simplement attribué à la qualité du matériau. Plus précisément, c'est ** la différence entre les normes de produit et les applications d'ingénierie **. La principale réponse standard est: Ce lot de matériaux est-il qualifié? Et ce qui préoccupe vraiment le projet de refroidissement, c'est: Ce lot de matériaux peut-il être produit à long terme, stable et à faible fluctuation sous mon équipement, mon moule, mes conditions de lubrification et mon processus de formation? Ces deux problèmes ne sont pas la même chose.

1. Que contrôlent les normes matérielles?

1. Que contrôlent les normes matérielles? Qu'il s'agisse d'un système SAE, JIS, EN, ASTM ou ISO, le rôle central des normes matérielles est l'exigence technique de base que les matériaux doivent satisfaire. Pour les matériaux pour le refroidissement et l'extrusion à froid, les normes impliquent généralement les éléments suivants: Composition chimique;  Taille et déviation admissible; Propriétés mécaniques; Qualité de surface; Statut de livraison; Méthode d'inspection; Décarburation, inclusions, tissus ou autres exigences techniques supplémentaires dans des cas particuliers. Par exemple, SAE J403 stipule principalement le système de composition chimique de l'acier au carbone SAE; JIS G 3507 est utilisé pour le mélange à froid de fil d'acier au carbone et de fil d'acier; la série EN 10263 est utilisée pour le mélange à froid et les aciers pressés à froid; ISO 4967, ISO 3887, etc. sont utilisés respectivement pour l'évaluation des inclusions non métalliques et de la profondeur de décarbonisation. Ces critères sont très importants car ils établissent un langage commun pour la qualité des matériaux. Mais cela doit aussi être clair: La norme de produit des matériaux stipule les conditions techniques que les matériaux doivent remplir, et ce n'est pas une garantie que le «refoulement à froid doit réussir» sous une pièce spécifique, un certain ensemble de moules ou un certain équipement. Par conséquent, le matériau répond aux normes et ne peut que montrer que le matériau répond aux exigences spécifiées dans les normes ou accords techniques correspondants. Il ne peut pas être automatiquement assimilé à: Cet ensemble de matériaux doit être adapté à tous les processus de refroidissement.

2. Le refoulement à froid est un projet systématique, pas un indicateur matériel distinct

Le flottement à froid est essentiellement un processus de formage en volume dans lequel un métal subit une grande déformation plastique à température ambiante ou près de la température ambiante. Le matériau sera soumis à la compression, à l'écoulement radial, à l'étirement local, au cisaillement et au frottement dans le moule. Le formage final stable dépend non seulement du matériau lui-même, mais aussi de l'ensemble du système de fabrication. Ce système comprend au moins: Structure géométrique du produit; Conception de moule; Coins arrondis du moule; Étape de formation; Déformation à un seul canal; La quantité totale de déformation; Degré coaxial du moule; La rigidité de l'équipement; Vitesse de formation; Température du moule;  État de lubrification; Section transversale initiale du matériau; L'état de livraison avant le refroidissement. Par conséquent, le même volume de matériaux, dans différentes entreprises, différents équipements et même différents moules, peut présenter une stabilité de refoulement à froid différente. C'est aussi la raison pour laquelle la question de la froideur ne peut pas être simplement posée: Le matériel est-il qualifié? Nous devons continuer à demander: Y a-t-il une correspondance entre les matériaux, les traitements de surface, les moules, l'équipement, la lubrification et les procédés?

3. Les facteurs matériels qui affectent vraiment la stabilité du refoulement à froid sont bien plus que la marque

De nombreux acheteurs et ingénieurs ont l'habitude de demander d'abord: Est-ce SCM435? Est-ce SWRCH22A? La composition chimique a-t-elle dépassé la norme? Ces questions sont bien sûr importantes, mais les marques ne sont qu'une partie de l'identité matérielle. Les facteurs clés suivants déterminent vraiment la performance du bouleversement. 1. Stabilité de la composition chimique et analyze partielle La même marque permet une certaine gamme de composants. Même si les deux lots de matériaux répondent à la norme, les positions réelles de C, Mn, Cr, Mo, B et d'autres éléments sont différentes, ce qui peut entraîner une résistance à la déformation, une réponse de recuit sphérosée et des performances de traitement thermique ultérieures différentes. Pour les fixations de grande taille, à forte déformation ou à haute résistance, la ségrégation centrale, la structure en bande et la composition inégale méritent une attention particulière. Par conséquent, les matériaux de refoulement à froid ne recherchent pas seulement: Les ingrédients sont qualifiés. Mais plutôt: Les ingrédients sont stables. 2. Pureté de l'acier et inclusions non métalliques Les inclusions non métalliques sont des composants qui ne peuvent être complètement évités dans le processus de fusion de l'acier. Pour les matériaux ordinaires, un certain niveau d'inclusions peut répondre pleinement à la norme; mais pour les pièces à froid à haute déformation, les pièces de sécurité automobile ou les pièces sensibles à la fatigue, les inclusions locales grossières, longues ou en grappes peuvent devenir des fissures. Par conséquent, la valeur des méthodes d'évaluation des inclusions telles que ISO 4967 et GB/T 10561 ne consiste pas seulement à «faire un rapport de notation», mais à aider les ingénieurs à juger: Y a-t-il une source de défauts à l'intérieur du matériau qui sont défavorables à la déformation plastique majeure ultérieure? 3. Organisation de balle Pour les matériaux tels que l'acier au carbone, l'acier allié et l'acier de roulement, l'état de recuit sphérique affectera directement les performances de formage à froid. Ce qui préoccupe vraiment le projet, ce n'est pas seulement un simple nombre de «taux de sphérisation», mais: Si le carbure est petit et uniforme; S'il y a du carbure grossier; S'il existe un tissu de bande évident; Si la matrice de ferrite est uniforme; Si le center de la section est cohérent avec l'organisation de surface. Une bille insuffisante augmentera la résistance à la déformation. La sphérisation inégale peut entraîner des différences dans le flux de matériaux à différentes positions. Par conséquent: Le taux de sphérisation n'est qu'un des résultats, et l'uniformité de l'organisation est au cœur du projet de refroidissement à froid. 4. Qualité de surface et décarbonisation Les matériaux à froid sont très sensibles aux défauts de surface. Parce que pendant le processus de refoulement à froid, le matériau de surface a généralement un écoulement plastique important. Si la matière première elle-même présente des fissures, des plis, des égratignures, des indentations, un décapage excessif ou une décarburation locale, ces défauts peuvent être amplifiés davantage lors de la déformation ultérieure. Surtout les fissures de surface et les plis, dont le danger réside dans: Ils peuvent ne pas être évidents dans la phase de détection des matériaux, mais se développent rapidement lors de grandes déformations. Par conséquent, pour les pièces à froid exigeantes, il ne suffit pas de regarder la résistance à la traction et la dureté. 5. État de traitement de traction La ligne de raffinage à froid subit généralement une ou plusieurs traction. Le tirage change non seulement la taille, mais entraîne également le durcissement du traitement, la contrainte résiduelle, la mauvaise dureté de la surface et du noyau, l'orientation des tissus et les changements d'état de surface. Par conséquent, même si le plateau d'origine est exactement le même, différents taux de réduction de surface, différentes conceptions de passage, différents angles de moule et différentes conditions de lubrification peuvent entraîner des différences dans les performances de refroidissement du fil fini. C'est aussi pourquoi: Les performances réelles du même matériau de maître d'aciérie et du fil de précision froid produit par différentes usines restructurées peuvent être complètement différentes.

4. Deux variables d'ingénierie souvent sous-estimées: film de saponification au phosphore et capacité de l'équipement/moule

Si vous ne discutez que de l'organisation des matériaux, pas de la lubrification et de l'équipement, la question du refoulement à froid n'est toujours pas complète. Pendant le processus de refoulement à froid, le matériau et le moule sont dans un état de pression de contact élevée, de déformation plastique importante et de frottement continu. À ce stade, ** la capacité de fonctionnement du système de lubrification de surface et de l'équipement/moule ** affectera directement la fluidité du matériau. 1. Film de saponification au phosphore: pas aussi simple que "il y a un film sur la surface" Les fils de perfusion à froid en acier utilisent généralement la phosphatation et la saponification pour former un système de lubrification composite. En ingénierie, un film de saponification au phosphore vraiment excellent doit avoir à la fois des propriétés lubrifiantes, de ductilité, de compacité, d'uniformité, de liaison et de capacité de stockage d'huile/de savon. Lubrifiant Le rôle central de la lubrification est de réduire le frottement et la résistance au cisaillement entre le matériau et le moule. Lorsque la capacité de lubrification est insuffisante, le frottement local augmentera considérablement, ce qui entraînera une augmentation de la charge de refoulement à froid, une augmentation de la température de surface, une usure accrue du moule, une obstruction du flux de matériaux et même des risques de tension, de morsure et de fissuration locales. Par conséquent, la lubrification n'est pas une condition auxiliaire mais une partie du système de formage pour les pièces à froid à forte déformation. Glexibilité Pendant le processus de lavage à froid, la surface du matériau changera considérablement. Si le film lui-même est trop fragile, il se fissurera, poudrera ou tombera à grande échelle dès que le matériau entre dans la phase de déformation plastique, et le processus suivant se transformera facilement en frottement sec local. Par conséquent, un bon système de saponification au phosphore doit non seulement être «humide», mais doit également être capable de se déformer avec la matrice dans une certaine mesure. En d'autres termes: Un bon film cutané ne peut pas seulement être beau dans un état statique, mais aussi être efficace après la déformation. Confidentialité et uniformité Si le film de phosphure est localement trop mince, trop épais, inégal dans la cristallisation ou s'il y a une zone de galvanisation, le lubrifiant sera inégalement distribué. Le résultat n'est souvent pas que le produit entier échoue en même temps, mais: Le frottement local augmente soudainement. La chose la plus redoutée est cette instabilité locale. Par conséquent, l'évaluation du film cutané ne se concentre pas seulement sur le poids moyen du film, mais aussi sur la question de savoir si la couverture de surface est continue, si les grains sont uniformes, s'il y a un manque de film local, si la rugosité de surface convient à la saponification ultérieure et si la tête, le milieu et la queue du même fil sont cohérents. Ensemble Si la couche de phosphatation et la couche de saponification ont une force de liaison insuffisante avec la matrice, elles tomberont lors de la première formation et les conditions de lubrification de la position ultérieure se détérioreront rapidement. Une force de liaison insuffisante se manifeste généralement par une pulvérisation, un démembrage à grande échelle, une poudre à l'intérieur du moule, un épilage, un mordant et une usure anormale du moule. Par conséquent, le traitement de surface du fil à froid à haute demande dépend non seulement de la présence d'un film cutané, mais aussi de: Si le film peut rester à la surface du matériau sous une forte pression de contact. Capacité de stockage d'huile/de savon La valeur de la couche phosphatée réside également dans sa capacité à fournir un certain espace de charge et de stockage pour le milieu lubrifiant. Une bonne structure phosphatée permet à la couche saponifiée de jouer un rôle plus continu dans le processus de refoulement à froid, plutôt que de s'épuiser rapidement après la première déformation. Donc: La phosphatation n'est pas le lubrifiant final, mais le support de base du système de lubrification. Un système de contrôle de frottement vraiment efficace est formé par ** état de surface du substrat, couche de phosphatation, couche de saponification et lubrification du moule **. 2. capacité de lubrification de l'équipement et du moule Même si la surface du matériau a déjà un bon film de saponification au phosphore, le problème de lubrification ne peut pas être considéré comme complètement résolu. Dans le processus continu de refroidissement à grande vitesse, le moule lui-même doit encore avoir une capacité d'alimentation de lubrification stable. Le projet devrait se concentrer sur: Si le lubrifiant peut atteindre efficacement la zone de déformation élevée; Si la quantité de lubrification est stable; S'il existe une atténuation de la lubrification entre plusieurs postes; Si le lubrifiant fluctue de viscosité en raison des changements de température; S'il y a une zone morte de lubrification à l'intérieur du moule; S'il est temps de compléter les lubrifiants sous la production à grande vitesse. Pour les matériaux à haute résistance, les pièces à grande déformation et les pièces à plusieurs postes, une lubrification insuffisante se manifeste souvent d'abord par une charge de formage anormale, une tension de surface du produit, une augmentation de la température du moule et une diminution rapide de la durée de vie du moule, puis il peut être développé en fissuration formée. Par conséquent: Pour juger de la stabilité du refoulement à froid, il ne faut pas seulement demander si le matériau est saponifié au phosphore, mais aussi si le système de lubrification de l'ensemble de l'équipement peut continuer à fonctionner. 3. Capacité de contrôle de la température du moule Le refoulement à froid est appelé "froid", ce qui ne signifie pas que le moule maintient toujours la température ambiante pendant la production continue. Dans la production réelle à grande vitesse, une grande quantité de fonction de déformation plastique et de fonction de friction finiront par être converties en chaleur. Si la chaleur ne peut pas être emportée à temps, la température locale du moule augmentera progressivement. L'augmentation de la température affectera davantage la viscosité du lubrifiant, le coefficient de frottement, la taille du moule, la résistance du matériau du moule, la durée de vie du moule et la cohérence de la taille du produit. Surtout dans les conditions de production continue à grande vitesse, ce qui est vraiment important n'est pas la température du moule à un moment donné, mais: Le moule peut-il établir un équilibre thermique stable? Si l'état de température du moule est complètement différent de 1000 pièces avant le démarrage et de 100000 pièces de production continue, alors même si le matériau est exactement le même, l'état du produit peut dériver. Par conséquent, les équipements de refoulement à froid de haut niveau doivent non seulement «jouer rapidement», mais également avoir une capacité de lubrification stable, une capacité de dissipation thermique et une capacité de contrôle de l'équilibre thermique. 4. Structure du moule, rigidité et coaxial Pendant le processus de refroidissement, le matériau doit circuler dans un espace hautement contrôlé. Si la conception du moule est déraisonnable, par exemple, les coins arrondis sont trop petits, les déformations locales sont concentrées, le taux de soustraction à un seul canal est trop élevé ou le chemin d'écoulement du matériau est trop long, cela peut entraîner une forte concentration de la déformation locale. Dans le même temps, si l'équipement ou le système de moule a une précision insuffisante du curseur, des arbres différents du moule, une rigidité insuffisante de l'équipement ou un espace de guidage excessif, le matériau sera excentrique. Dans ce cas, des concentrations de contraintes locales et des fissures anormales peuvent se produire, même si le matériau lui-même répond pleinement aux normes. Donc: Le même lot de matériaux, une production stable sur un appareil, une anomalie sur un autre, n'est pas rare. Cela ne signifie pas nécessairement qui a des «problèmes», mais cela montre que le bouleversements est lui-même un ensemble d'ingénierie système.

5. Pourquoi les matériaux répondent-ils à la norme et ne répondent-ils toujours pas à un certain processus de refoulement à froid?

La réponse est en fait très claire. Parce que la norme matérielle définit principalement: Quelles exigences le matériau lui-même devrait répondre. La production de refroidissement réelle fait face à: Matériau pour le traitement de surface de la structure du produit de la route de la température de l'équipement de moule de lubrification Composé de systèmes de fabrication. Par conséquent: Le respect des normes est l'une des conditions nécessaires pour entrer dans la production de refoulement à froid; cependant, pour parvenir à un refoulement à froid stable, l'ensemble du système de fabrication doit être assorti. Les deux peuvent être simplement compris comme:

6. Compréhension du groupe Ruixiong: la fourniture de matériaux ne peut pas s'arrêter à la preuve matérielle

De nombreux fournisseurs de matériaux sont préoccupés par: Le matériel n'est pas conforme aux normes. Et pour les fournisseurs de matériaux qui sont vraiment confrontés à des clients très exigeants, ils doivent continuer à faire un pas en avant: Comment se comportera ce volume de matériaux après son entrée dans le moule du client? Par conséquent, dans le processus de développement et de fourniture de matériaux de refroidissement, Creation Group se concentre non seulement sur les composants chimiques tels que C, Mn, Si, Cr, Mo, etc., mais combine également des produits spécifiques et des processus clients pour accorder une attention particulière: Organisation sphérique et uniformité; Inclusions non métalliques; Décarburation et état de surface; Le taux de réduction de la surface et le traitement et le durcissement; L'uniformité, la compacité et la force de liaison du film de phosphure; L'effet lubrifiant saponification et la ductilité du film; La quantité de déformation par refroidissement du client; Conception de la salle de formation; Conditions de lubrification du moule;  Vitesse de l'équipement et état thermique du moule; Exigences de traitement thermique ultérieures. Parce que ce qui est vraiment précieux pour les matériaux à froid n'est pas: Rapport qualifié. Mais plutôt: Les clients sont en mesure de stabiliser la production à long terme. Entre ces deux phrases, il y a la différence entre l'approvisionnement en matériaux et l'ingénierie des matériaux.

Point de vue de l'ingénieur: la norme détermine si le matériau est qualifié et l'ingénierie détermine si le produit est stable.

Pour l'industrie du refroidissement, les matériaux, les films de peau saponification au phosphore, la lubrification, les moules, les équipements et les processus de formage ne sont pas des facteurs indépendants les uns des autres, mais un ensemble de systèmes intercouplés. Le matériau répond à la norme, indiquant seulement qu'il a les conditions de base pour entrer dans le processus de fabrication. Les matériaux de refoulement à froid vraiment excellents doivent présenter une capacité de formage stable, reproductible et à faible fluctuation dans des conditions raisonnables de traitement de surface, de moule, de lubrification et d'équipement. Par conséquent: Le respect des normes est le point de départ de la gestion de la qualité; le respect du processus est la fin de la fabrication stable.

Normes et référence

Le système standard impliqué dans cet article comprend: SAE J403: Système de composition chimique en acier au carbone SAE; ASTM A510/A510M: Exigences générales pour les fils et fils d'acier épais; JIS G 3507: fil d'acier au carbone et fil d'acier pour le refroidissement;  EN 10263: acier pour le refroidissement et l'extrusion à froid; ISO 4967: évaluation microscopique des inclusions non métalliques en acier; ISO 3887: détermination de la profondeur de la couche décarbonée de l'acier;  ASM Handbook, Volume 14A:Metalworking: Bulk Forming, référence d'ingénierie liée au refroidissement, à l'extrusion à froid et à la formation volumétrique. Ce qu'il faut expliquer, c'est que différents matériaux, différents produits et différents accords techniques clients peuvent utiliser différents éléments d'inspection et limites. L'approvisionnement et le jugement spécifiques doivent être basés sur les normes de désignation de la commande et les exigences techniques du client.

À propos du groupe Ruixiong

Creation Group se concentre sur les solutions de fil à froid, de fil profilé et de matériaux de formage à froid haut de gamme. Notre travail consiste non seulement à produire des matériaux pour «répondre aux normes», mais aussi à aider les clients à atteindre une production de refoulement à froid plus stable grâce à l'organisation des matériaux, au traitement de surface, à la précision dimensionnelle, aux propriétés mécaniques et au contrôle coordonné du processus de formage réel du client. Un fournisseur de matériaux vraiment excellent, non seulement fournit un rouleau de fil d'acier qualifié, mais doit également comprendre ce qui se passera après que ce rouleau de fil d'acier entre dans le moule.