OHUTLEVY 2026 • 7 www.ohutlevy.com > Johdanto Särmäys on yleinen sekä kustannustehokas kylmämuovausmenetelmä modernissa konepajateollisuudessa. Vaikka prosessi vaikuttaa ensisilmäyksellä yksinkertaiselta, siihen liittyy merkittäviä haasteita erityisesti ultra-lujien terästen (UHSS) käsittelyssä. Näiden terästen korkea lujuus mahdollistaa kevyet ja kestävät rakenteet ohuemmalla ainepaksuudella, mutta samalla niiden heikentynyt muovattavuus asettaa merkittäviä haasteita valmistusprosessille. Tämä artikkeli perustuu vuonna 2025 valmistuneeseen diplomityöhön, jossa tarkasteltiin uusia 960 MPa:n myötölujuuden omaavia rakenneteräskonsepteja, joiden kehitystyön tavoitteena oli parantaa särmättävyyttä ja sen tasalaatuisuutta säilyttäen materiaalin erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. Tutkimus perustuu kokeellisiin särmäystesteihin, SEM-mikrorakennetutkimuksiin sekä numeeristen analyysimenetelmien hyödyntämiseen. Saatuja tutkimustuloksia käytetään lopullisen materiaalikonseptin suunnittelussa ja optimoinnissa, jonka tavoitteena on tuotantovalmis materiaali. Tutkimussuunnitelma Tutkittavana oli kolme 960 MPa myötölujuuden omaavaa teräskonseptia (A, B ja C), joiden mikrorakennetta on kehitetty alkuperäisestä, kompleksisesta monifaasirakenteesta kohti homogeenisempaa martensiittista rakennetta seosaineita ja valmistusparametrejä säätämällä. Tutkittavana aineenpaksuutena oli 8 mm, ja tutkimusnäytteet otettiin kelan keulasta (NK1), keskeltä (NK3) ja hännästä (NK5), särmäysominaisuuksien tasaisuuden arvioimiseksi koko kelan pituudelta. Pääasiallisena tutkimusmenetelmänä käytettiin särmäyskokeita 90°:n kulmaan vapaataivutuksena sekä pitkittäin että poikittain valssaussuuntaan nähden. Kokeissa määritettiin, eri työkalukokoja (Rp) käyttäen, pienin mahdollinen sisäsärmän taivutussäde (Ri) suhteessa aineenpaksuuteen (t), jolla särmäyspinnalle ei muodostu pintavikoja. Tavoitteena oli Ri/t-suhde alle 3,5. Kokeet suoritettiin ns. Z-särmäyksenä, jossa ensimmäisen taivutuksen jälkeen kappale käännettiin ja särmäys tehtiin toisesta reunasta vastakkaiseen suuntaan. Tämä mahdollisti pintojen välisten eroavaisuuksien tarkastelun samasta näytekappaleesta. UHS-teräksiä särmättäessä käytetään tyypillisesti suhteellisen suurikokoisia työkaluja, joiden tarkoituksena on jakaa venymää laajemmalle alueelle ja siten pienentää pintavaurioiden riskiä. Kuitenkin tämä johtaa yleiseen ilmiöön, jossa materiaali irtoaa painimelta eli alkaa karkaamaan, kuva 2. Lujien terästen särmättävyyden kokeellinen ja laskennallinen arviointi KUVA 1. Särmäysmenettely. KUVA 2. Materiaalin karkaaminen painimelta. Kaikki UHS-teräkset osoittavat vapaataivutuksessa karkaamista painimelta, mutta ilmiön voimakkuus määräytyy materiaalin ominaisuuksien perusteella. Suuri karkaaminen tarkoittaa, että venymä alkaa paikallistua särmän pinnalla kapealle alueelle sen sijaan, että se jakaantuisi tasaisesti painimen ympärille. Tällöin materiaalin lujittuessa alatyökalun ja testinäytteen väliset kitkavoimat eivät enää ole riittäviä pitämään materiaalia painimessa kiinni, jolloin materiaali alkaa käyttäytymään saranamaisesti. Tällöin alkuperäinen kolmen pisteen taivutustilanne muuttuu neljän pisteen taivutukseksi kontaktipisteiden siirtyessä sivulle. Ilmiö heijastuu usein myös särmän geometriaan siten, että profiili ei säily pyöreänä vaan alkaa muodostaa kulmikasta, niin kutsuttua mutterimaista muotoa. Normaalin särmäystestauksen lisäksi tässä työssä tarkasteltiin A-konseptin kykyä vastustaa venymien paikallistumista optisella venymämittauksella, DIC-menetelmällä (Digital Image Correlation). DIC-menetelmässä koekappaleen pintaan maalataan täplitetty kuvio, minkä jälkeen pintaa kuvataan ennen deformaatiota sekä muovauksen aikana. Kuvia vertaamalla DIC-ohjelmisto määrittää venymäkentät analyysialueella ja kykenee piirtämään esimerkiksi venymäjakaumia eri kohdissa särmäyslinjan yli muovauksen
RkJQdWJsaXNoZXIy MjU0MzgwNw==