OHUTLEVY 2025 • 15 www.ohutlevy.com Rajavetosuhteeseen vaikuttavat muovattavan materiaalin lisäksi materiaalin paksuus, työkalujen geometria sekä voitelu. Mikäli voitelu on hyvä, tapahtuu murtuma kupin pohjalla, vastaavasti heikko voitelu voi aiheuttaa murtuman kupin seinämän kohdalle. Austeniittisten ruostumattomien laatujen rajavetosuhde on tyypillisesti 2,0…2,2. Koska rajavetosuhde ei riipu yksistään materiaalista, näin suurta rajavetosuhdetta ei voida käyttää sarjavalmistuksessa. Käytännönsyistä turvallisena vetosuhderajana on pidetty 1,8:aa. r-arvo kuvaa materiaalin mekaanisten ominaisuuksien suuntautuneisuutta. Isotrooppisella (kaikkiin suuntiin samanlaisella) aineella r-arvo = 1. Jos materiaalissa on tekstuuria, eli kiteet eivät ole suuntautuneet tilastollisen umpimähkäisesti, vaan jollakin yhteisellä tavalla, on aineen muodonmuutoslujuus eri suuntiin erilainen. Tällaisen materiaalin r-arvo ≠1. r-arvo määritetään seuraavasti: r = Poikittainen muodonmuutos Paksuus muodon muutos Materiaalin r-arvo ei ole vakio levyn kaikissa suunnissa. Normaalianisotropia määritetään ottamalla vetosauvat 0o, 45o ja 90o kulmassa valssaussuuntaan nähden. Normaalianisotropia määritetään seuraavasti: r = (r0° + 2r45° + r90°) 4 Jotta materiaali ei ohenisi, syvävedettävän materiaalin tulisi olla paksuuden suuntaisesti lujaa ja tason suunnassa mahdollisimman helposti myötäävää. Tällaisen materiaalin r-arvo on suuri, yli 1. Vaihtelu eri suuntiin otetuissa r-arvoissa merkitsee, että syvävedettäessä lieriösymmetristä kuppia on vaarassa muodostua kupin reunaan ns. korvat. Taulukossa 2 on esitetty tyypillisiä r-arvoja eri materiaaleille. TAULUKKO 2. Eri materiaalien r-arvoja. Materiaali r-arvo syvävetoteräs ruostumaton teräs kupari titaani 1,5…2,0 1,0…1,3 noin 1,0 7 Huolimatta suhteellisen vaatimattomasta r-arvosta, on koostumuksen ja mekaanisten ominaisuuksien hyvästä tasapainottamisesta johtuen austeniittisten ruostumattomien terästen kylmämuovattavuus erittäin hyvä. Hehkutettuna austeniittisella ruostumattomalla teräksellä on matala myötölujuus, suuri murtolujuus ja -venymä. Kylmämuovauksessa teräkseen muodostuva muokkausmartensiitti antaa ruostumattomalle teräkselle tunnusomaisen voimakkaan muokkauslujittumisen, jolla on merkitystä sekä muovauksen suorituksen että syntyvien ominaisuuksien kannalta. Aineen muokkauslujittumiskykyä kuvataan muokkauslujittumiseksponentilla, n. Korkean muokkauslujittumiseksponentin omaava materiaali lujittuu voimakkaasti muokkauksessa. Tällainen materiaali vastustaa kuroutumaa, eli sitä voidaan venyttää enemmän ennen kurouman syntyä. Syvävedossa voimakas muokkauslujittuminen on hyödyksi koska se lujittaa kupin seinämiä. Toisaalta myös pidättimen alta liukuva reunus lujittuu ja lisää kupin vetämisessä tarvittavaa voimaa. Suuria vetosuhteita vaativia syviä ja monimutkaisia kappaleita vedettäessä voidaan muovaus suorittaa useammassa vaiheessa ns. jatkettuna vetona. Tämä tapahtuu suorittamalla kerran vedetylle kappaleelle yksi tai useampia jatkovetoja. Vetojen välissä kappale on hehkutettava 1050…1100 oC lämpötilassa. Välihehkutus voidaan jättää pois kaksivaiheisessa vedossa, mikäli ensimmäisen vedon vetosuhde on alle 1,3. Saavuttaakseen saman pehmeyden haponkestävä teräs vaatii korkeamman lämpötilan ja pidemmän hehkutusajan kuin ruostumaton teräs. Erittäin syviä kappaleita voidaan vetää hydromekaanisella vedolla, jossa vetorengas on täytetty nesteellä. Muovauksen aikana nesteen paine kasvaa ja materiaali painautuu tiukasti kiinni pistimeen. Nestepaine tukee materiaalia ja estää murtuman syntymistä kupin pohjasärmään. Menetelmällä saavutetaan suuri vetosuhde, hyvä pinnanlaatu ja mittatarkkuus. Voitelu – Ruostumaton teräs asettaa suuremmat vaatimukset voitelulle kuin hiiliteräkset. Syynä on ruostumattomien terästen suuri muokkauslujittuminen, joka vaatii suuret vetovoimat ja aiheuttaa suuren kuormituksen työkalun pintaa vastaan. Puutteellisesta voitelusta on usein seurauksena muovattavan kappaleen ja työkalun kiinnileikkautuminen. Kiinnileikkautumistaipumus riippuu teräksen pinnanlaadusta. Esimerkiksi kiiltävä BA-pinta on alttiimpi kuin hieman karheampi 2B-pinta. Tarttumista voidaan ehkäistä myös pinnoittamalla työkalut esimerkiksi kovalla titaaninitridillä. Huomattava vetokitkan pienennys saadaan aikaan voitelemalla aihio ulkopuolelta. Voitelunesteiden sijasta voidaan käyttää myös erilaisia itsekiinnittyviä kalvoja teräksen pinnalla (kuva 8). Nämä ehkäisevät täysin kiinnitarttumisen. Ongelmia voi esiintyä kalvon kestävyydessä sekä mahdollisessa venymisen suuntautuneisuudessa. Kalvojen etuna on kyky suojata myös muissa työvaiheissa. Kalvovoitelu on useissa tapauksissa kalliimpi vaihtoehto kuin voitelunesteiden käyttö. Voitelemalla kappale ulkopinnalta voidaan saavuttaa suurempia vetosuhteita. Sisäpuolinen voitelu kohdistaa vedon liiaksi painimen kärkeen ja kappale murtuu kupin pohjasärmästä. KUVA 8. Erilaisia suojamuovikalvoja: oikealta lukien PEBW (Poly Ethane Black & White), PETR (Poly Ethane Transparent), PVC. Työkalujen välykset – Välykset tulee sovittaa materiaalin paksuuntumistaipumuksen mukaan. Kuten edellä tuli ilmi, paksuuden muutokset riippuvat pääosin vetosuhteista ja vetogeometriasta. Hyvin syviä kappaleita vedettäessä saattaa levyn paksuus kasvaa kupin yläosassa austeniittisilla ruostumattomilla teräksillä jopa 35…40 % ja ferriittisillä >
RkJQdWJsaXNoZXIy MjU0MzgwNw==