Muovauksen myytti

Aloitetaan kysymällä:
Voidaanko murtolujuudeltaan 1 400 MPa:n ja venymältään 3–4 %:n teräksestä muotoilla monimutkaisia komponentteja?

Oikea vastaus tähän on ehkä joidenkin yllätykseksi kyllä, ja tässä syy: Venymä ei ole suoraan verrannollinen muovattavuuteen kehittyneen erikoislujan teräksen (AHSS) ja ultralujan teräksen (UHSS) tapauksessa.

Monet valmistajat ovat valitettavasti vielä nykyisinkin siinä uskossa, että teräksen muovattavuus riippuisi vain sen venymäarvosta. Tästä syystä monet hyvät tilaisuudet ajoneuvojen komponenttien nykyaikaistamiseen menevät ohi, eikä erikoislujan teräksen kaikkea potentiaalia osata hyödyntää. Kun aihetta tarkastellaan lähemmin, on helppo huomata, miksi tämä myytti on syntynyt.

Taustaa

Kaiken alku ja juuri on venymäkoe, joka tehdään venyttämällä terästä, kunnes se murtuu. Ennen murtumista tapahtuvat muodonmuutokset mitataan tämän jälkeen prosentteina, ja tulokseksi saadaan venymäarvo. Tämä testi kehitettiin silloin, kun perinteiset pehmeät teräkset olivat kaikkein yleisimpiä, eli ennen erikoislujien terästen ilmestymistä markkinoille.

Kun testi tehdään pehmeälle teräkselle, on aivan totta, että teräksen muovattavuus liittyy hyvin läheisesti sen venymään, sillä 80 mm:n alueella tapahtuu aina muodonmuutoksia. AHSS- ja UHSS-teräksillä on kuitenkin monimutkaisempi mikrorakenne, joten ne eivät käyttäydy samalla tavalla – eikä venymän mittaaminen 80 mm:n alueella anna tulokseksi tarkkaa muovausarvoa.

SSAB:n muovausasiantuntija Lars Troive tarkentaa:
”Perinteiset pehmeät teräslajit käyttäytyvät muodonmuutosten kannalta hyvin yhdenmukaisesti. Vaikka kehittyneen erikoislujan teräksen venymä saattaa olla vain 3–4 % mitattuna 80 mm:n alueella, tapahtuu paikallisia muodonmuutoksia huomattavasti enemmän.”

Hyvä tapa mitata AHSS- ja UHSS-terästen todellista muovausrajaa on luoda 2 x 2 mm:n ruudukko vetokokeessa käytettävään näytteeseen ja tarkastella kokeen jälkeen murtumiskohdan lähialuetta. Jos otamme esimerkiksi Docol® 1000DP -AHSS-teräkselle tehdyn vetokokeen, havaitsemme, että muodonmuutokset keskittyvät murtumiskohdan läheiselle alueelle.

”Tarkastelemalla 2 mm:n etäisyydellä olevaa aluetta ja mittaamalla ruudukkoalueen muodonmuutoksen voimme havaita, että venymä on 20 %. 80 mm:n alueella venymä on kuitenkin vain 10 %. Tarkkoja muovauksia tehtäessä lähes kaikki muodonmuutokset ovat paikallisia. Tästä syystä perinteinen vetokoe, jossa venymää mitataan 80 mm:n alueella, ei sano mitään siitä, kuinka muovattavaa erikoisluja teräs todellisuudessa on”, Troive kuvailee.

Katso muovausrajakaaviota

Mistä eri AHSS- ja UHSS-teräslajien tarkat muovattavuustiedot sitten löytyvät? Laadimme jokaiselle Docol®-teräslajille muovausrajakaavion.
Kaaviossa näytetään useissa eri kokeissa havaitut paikalliset venymät erilaisille siirtymäpoluille, eli muutakin kuin vain vetokokeen tulokset. Kaavion lisäksi voimme antaa Docol®-AHSS-teräksestä tarkempia teknisiä tietoja, jotta asiakas varmasti pystyisi hyödyntämään kaikki valitsemansa teräksen edut.

Romutetaan siis vihdoinkin tämä myytti. AHSS- ja UHSS-terästen kohdalla venymätuloksia ei kannata käyttää teräksen muovattavuuden ainoana mittapuuna, vaan muovattavuuteen vaikuttavat monet muutkin tekijät. Lisäksi lujempaan teräkseen siirtymisellä on monia muitakin etuja.