Mit dotyczący formowania

Zacznijmy od zadania pytania:
Czy możliwe jest formowanie złożonych komponentów ze stali o wytrzymałości na rozciąganie 1400 MPa, która wykazuje tylko 3 do 4 procent wydłużenia?

Poprawna odpowiedź, choć może ona niektórych zaskoczyć, to Tak – dalej powiemy dlaczego. W przypadku zaawansowanych stali o wysokiej wytrzymałości (AHSS) i stali o ultra wysokiej wytrzymałości (UHSS), wydłużenie nie jest równoważne podatności na formowanie.

Błędne przekonanie, że miarą podatności stali na formowanie jest wyłącznie wartość wydłużenia to pogląd, który niestety nadal pokutuje wśród niektórych producentów. Skutkuje to wieloma utraconymi okazjami unowocześnienia komponentów samochodowych, jak również faktem, że stal o wysokiej wytrzymałości jest nie w pełni wykorzystywana, zgodnie z jej maksymalnym potencjałem. Po dokładniejszym sprawdzeniu, łatwo zauważyć, jak powstał ten mit.

Znacznie więcej faktów w tej historii

Wszystko zaczyna się od testu wydłużenia, który jest przeprowadzany przez zwykłe wyciąganie próbki stali, do momentu jej przerwania. Odkształcenie, jakie ma miejsce przed uszkodzeniem jest następnie mierzone w procentach i podawanie jako wartość wydłużenia. Pierwotnie test ten został opracowany, gdy najpowszechniejsze były stale miękkie, zanim pojawiły się stale o wysokiej wytrzymałości.

Przeprowadzając test na stalach miękkich, prawdą jest, że ich podatność na formowanie jest ściśle związana z wydłużeniem, ponieważ odkształcenie pojawia się konsekwentnie powyżej 80 mm. Jednak ze względu na złożoność mikrostruktury stali AHSS i UHSS, nie zachowują się one w ten sam sposób - a zmierzone wydłużenie powyżej 80 mm nie daje dokładnej wartości formowania.

Lars Troive, ekspert formowania w SSAB wyjaśnia:
„Tradycyjne, klasyczne gatunki stali miękkiej mają bardziej uogólnioną charakterystykę odkształcenia. Natomiast gatunki zaawansowanych stali o wysokiej wytrzymałości mogą wykazywać się wydłużeniem rzędu tylko trzech lub czterech procent, co jest miarą ponad 80 mm, podczas gdy lokalnie pojawia się o wiele większe odkształcenie”.

Dobrym sposobem mierzenia rzeczywistej granicy formowania stali AHSS i UHSS jest utworzenie siatki 2 na 2 mm na próbce do próby rozciągania i obserwowanie obszaru zbliżonego do obszaru uszkodzenia po przeprowadzonej próbie. Na przykład, jeśli obserwujemy próbę rozciągania przeprowadzaną na zaawansowanej stali o wysokiej wytrzymałości Docol® 1000DP, widzimy, że odkształcenie skupia się w obszarze, w którym pojawia się uszkodzenie.

„Wystarczy obserwować wyłącznie odległość 2 mm i zmierzyć, w jaki sposób odkształcona została siatka na próbce i zaobserwować, że została ona wydłużona o 20%. Z drugiej strony, wydłużenie ponad 80 mm daje tylko 10%. Natomiast podczas formowania detalu, niemal całe odkształcenie pojawia się lokalnie. Dlatego, konwencjonalna próba rozciągania mierząca wydłużenie powyżej 80 mm nie mówi nic na temat tego, w jakim stopniu stal jest podatna na formowanie”, mówi Troive.

Uwzględnij wykres FLD

Gdzie więc można znaleźć dokładne informacje dotyczące formowania dla różnych gatunków stali AHSS i UHSS? Dla każdego gatunku stali Docol® podajemy wykresy limitów formowania (Forming Limit Diagrams - FLD).
Wykresy FLD przedstawiają wyniki kilku różnych prób przeprowadzonych w oparciu o obserwacje lokalnego wydłużenia dla różnych warunków siatki naprężeń, tj. nie tylko dla przypadku próby rozciągania. Oprócz wykresów FLD oferujemy głębszą analizę i służymy poradą w zakresie stali Docol® AHSS, by móc być pewnym, że dokonuje się najlepszego wyboru materiału.

A więc, raz na zawsze odrzućmy ten mit. Jeśli chodzi o stale AHSS i UHSS, nie należy stosować wyników wydłużenia jako jedyną miarę podatności stali na formowanie. Dzieje się o wiele więcej – a możliwości zmiany materiału na stal o wyższej wytrzymałości są o wiele większe, niż można by sądzić.