COLD FORMING MATERIALS

재료가 사양을 충족하더라도 콜드 헤딩에서 왜 문제가 발생합니까?

MATERIALSENGINEERINGCREATION GROUP

냉간 단조 산업에서 많은 회사들이 비슷한 상황에 직면했습니다.

동일한 재료 배치에 대해 재료 인증은 화학적 조성 및 기계적 특성이 관련 표준을 준수하고 치수가 지정된 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 또한 모든 타사 테스트 결과가 만족 스럽습니다. 그러나 재료가 실제로 콜드 헤딩 생산에 들어간 후에도 균열, 폴딩, 불충분 한 R 각도 충전, 비정상적인 금형 수명 및 제품 크기 일관성 변동과 같은 문제가있을 수 있습니다.

이 시점에서 많은 사람들의 첫 반응은 종종 다음과 같습니다. 재료에 문제가있을 수 있습니까?

사실, 이 문제는 단순히 물질적 품질에 기인 할 수 없습니다. 보다 정확하게는 제품 표준과 엔지니어링 응용 프로그램 간의 차이 ** 입니다. 표준은 주로 다음을 다룹니다. 이 재료 배치는 자격이 있습니까? 냉간 단조 공학이 진정으로 관심을 갖는 것은 다음과 같습니다. 내 장비, 공구, 윤활 조건 및 성형 공정에서이 재료 배치는 안정적인 품질과 낮은 변동성으로 장기적으로 일관되게 생산 될 수 있습니까? 이 두 문제는 동일하지 않습니다.

1. 재료 표준은 정확히 무엇을 규제합니까?

1. 물질 기준은 정확히 무엇을 규제합니까? SAE, JIS, EN, ASTM 또는 ISO 시스템에서 재료 표준의 핵심 기능은 재료가 충족해야하는 기본 기술 요구 사항을 지정하는 것입니다. 콜드 헤딩 및 콜드 압출에 사용되는 재료의 경우 표준은 일반적으로 다음 측면을 다룹니다. • 화학 성분; • 치수 및 허용 편차; • 기계적 성질; 표면 품질; • 배달 상태; • 검사 방법; • 지정된 조건 하에서 탈탄, 내포물, 미세 구조 또는 기타 추가 기술 요구 사항. 예를 들어, SAE J403 은 주로 SAE 탄소강에 대한 화학 조성 요구 사항을 지정합니다. JIS G 3507 은 콜드 헤딩 및 냉간 압출을위한 탄소강 와이어로드 및 와이어에 적용됩니다. EN 10263 시리즈는 콜드 헤딩 및 냉간 압출을위한 강철을 커버합니다. ISO 4967 및 ISO 3887 이 각각 사용됩니다. 비금속 함유 물 및 탈탄 깊이 평가. 이러한 표준은 물질적 품질에 대한 공통 언어를 확립하기 때문에 매우 중요합니다. 그러나 한 가지 요점도 분명히해야합니다. 재료 제품 표준은 재료가 충족해야하는 기술적 요구 사항을 명시합니다. 특정 부품, 다이 세트 또는 장비에 대해 콜드 헤딩이 성공할 것이라고 보장하지는 않습니다. 따라서 표준 준수는 재료가 관련 표준 또는 기술 계약에 명시된 요구 사항을 충족한다는 것을 나타냅니다. 자동으로 다음과 동일시 할 수 없습니다. 이 재료는 모든 콜드 헤딩 프로세스에 확실히 적합합니다.

2. 콜드 헤딩은 독립형 재료 사양이 아닌 시스템 엔지니어링 노력입니다.

콜드 헤딩은 본질적으로 금속이 실온 또는 실온에 가까운 온도에서 상당한 소성 변형을 겪는 벌크 형성 공정이다. 몰드의 재료는 동시에 압축, 방사상 흐름, 국부적 인 인장 변형, 전단 및 마찰력을 받게됩니다. 안정적인 구조가 궁극적으로 형성 될 수 있는지 여부는 재료 자체뿐만 아니라 전체 제조 시스템에 따라 다릅니다. 이 시스템에는 적어도 다음이 포함됩니다. • 제품 기하학적 구조; • 금형 디자인; • 금형 필레; • 성형 작업;  단일 통과 감소; • 총 변형; • 금형 동심; 장비 강성; 형성 속도; • 금형 온도; • 윤활 상태; • 재료의 초기 단면; • 콜드 헤딩 전에 배달 상태. 따라서, 재료의 동일한 배치는 다른 기업, 장비, 또는 심지어 다이에서 가공될 때 현저하게 다른 콜드 헤딩 안정성을 나타낼 수 있다. 이것은 또한 콜드 헤드 문제가 단일 질문으로 해결 될 수없는 이유이기도합니다. 자료가 자격이 있습니까? 우리는 또한 계속 질문해야합니다: 재료, 표면 처리, 금형, 장비, 윤활유 및 공정이 적절하게 일치합니까?

3. 냉간 헤딩 안정성에 진정으로 영향을 미치는 재료 요소는 등급을 훨씬 뛰어 넘습니다.

많은 조달 및 엔지니어링 인력이 먼저 묻는 데 익숙합니다. SCM435 입니까? SWRCH22A 입니까? 화학 성분이 표준을 초과합니까? 이러한 질문은 물론 중요하지만 등급은 자료의 정체성의 일부일뿐입니다. 콜드 헤딩 성능에도 몇 가지 핵심 요소가 결정적인 역할을합니다. 1. 화학 성분 및 분리의 안정성 동일한 등급에 대해 특정 범위의 구성 변형이 허용됩니다. 2 개의 재료 배치가 표준을 충족하더라도, C, Mn, Cr, Mo, B 및 다른 요소의 실제 위치는 상이할 수 있으며, 이는 상이한 변형 저항, 스페셜화 어닐링 반응 및 후속 열처리 성능을 초래할 수 있다. 큰 크기의 경우, 높은 변형 또는 고강도 패스너, 중심 분리, 줄무늬 구조 및 조성이 특히 중요합니다. 따라서 콜드 헤딩 재료의 진정한 추구는 다음과 같습니다. 재료는 자격이 있습니다. 오히려: 성분은 안정적입니다. 2. 강철 순수성 및 비 금속 포함 비금속 함유물은 제강 공정의 불가피한 구성성분이다. 일반적인 적용을위한 재료의 경우, 주어진 등급의 내포물은 관련 표준을 완전히 준수 할 수 있습니다. 그러나 고도로 변형 가능한 콜드 헤드 패스너, 자동차 안전 부품 또는 피로에 민감한 부품의 경우 국소화 된 거친, 길쭉한 또는 클러스터로 된 내포물이 균열 시작을위한 장소로 사용될 수 있습니다. 따라서 ISO 4967 및 GB/T 10561 과 같은 포함 평가 방법의 가치는 단순히 "등급 보고서 생성" 이 아니라 엔지니어가 결정하는 데 도움이됩니다. 재료가 후속 큰 소성 변형에 해로운 결함 소스를 포함하는지 여부. 3. Soccal 조직 중간 탄소강, 합금강 및 베어링 강과 같은 재료의 경우, 구상 어닐링 된 미세 구조는 냉간 형성 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 엔지니어링의 진정한 관심사는 단순한 "spheroidization rate" 수치가 아닙니다. 카바이드가 훌륭하고 균일한지 여부; • 거친 탄화물이 있습니까? 명백한 줄무늬 구조가 존재합니까? • 페라이트 매트릭스가 균일한지 여부; 단면의 중심이 표면 미세 구조와 일치하는지 여부. 불충분 한 spherodiization은 항복 강도를 증가시킵니다. 불균일한 구충화는 상이한 위치에서 물질 흐름의 차이를 야기할 수 있다. 따라서: Spheroidization 비율은 결과 중 하나 일 뿐이며 조직의 균일 성은 콜드 헤딩 프로젝트가 실제로주의를 기울여야하는 핵심입니다. 4. 표면 품질 및 탈탄 콜드 헤딩 재료는 표면 결함에 매우 민감합니다. 콜드 헤딩 동안, 표면 재료는 전형적으로 상당한 소성 변형을 겪는다. 원료 자체에 균열, 주름, 긁힘, 움푹 들어간 부분, 과도한 산세 또는 국부적 탈산이 있으면 이러한 결함은 후속 변형에서 추가로 증폭 될 수 있습니다. 특히 표면 균열 및 주름, 위험은 다음과 같습니다. 이들은 물질 검출 단계에서 명백하지 않을 수 있지만, 큰 변형 동안 빠르게 팽창한다. 따라서 고성능 콜드 헤드 패스너의 경우 인장 강도와 경도 만 평가하기에 충분하지 않습니다. 5. 드로잉 프로세스 상태 콜드 헤딩 마무리 라인은 일반적으로 한 번 이상 그림을 그립니다. 드로잉은 크기를 변화시킬뿐만 아니라 작업 경화, 잔류 응력, 표면 및 코어 경도 차이, 조직 방향 및 표면 상태 변화를 가져옵니다. 따라서, 원래의 와이어 로드가 정확히 동일하더라도, 다른 표면 감소 속도, 다른 패스 디자인, 다른 금형 각도 및 다른 윤활 조건은 최종 완성 된 와이어 로드의 콜드 헤딩 성능에 차이를 초래할 수 있습니다. 이것은 또한 이유: 동일한 제철소 기본 재료와 다른 구조 조정 공장에서 생산 된 냉간 헤딩 미세 라인의 실제 성능은 완전히 다를 수 있습니다.

4. 종종 과소 평가되는 두 가지 엔지니어링 변수: 인산염 코팅 및 장비/금형 기능

윤활 및 장비를 무시하면서 재료 미세 구조 만 논의하면 냉장 처리 과정에 대한 완전한 설명을 제공하지 못합니다. 콜드 헤딩 동안, 재료와 다이는 높은 접촉 압력, 상당한 소성 변형 및 연속 마찰을 받는다. 이 시점에서 표면 윤활 시스템과 장비/몰드의 작동 성능은 재료가 원활하게 흐를 수 있는지 여부에 직접 영향을 미칩니다. 1. 인 비누화 필름: "표면에 필름 층이있다" 만큼 간단하지 않습니다. 스틸 콜드 헤드 와이어 스톡은 일반적으로 인산염 처리 후 비누화로 구성된 복합 윤활 시스템을 사용합니다. 엔지니어링 실무에서, 진정으로 우수한 포스페이트-기반 전환 코팅은 윤활, 연성, 소형화, 균일성, 접착력 및 오일을 저장하고 비누를 보유하는 능력을 동시에 나타내야 한다. 윤활성 윤활성의 주요 기능은 재료와 금형 사이의 마찰 및 전단 저항을 줄이는 것입니다. 윤활이 불충분하면 국부적 인 마찰이 크게 증가하여 콜드 헤딩 하중 상승, 표면 온도 상승, 다이 마모 가속화 및 재료 흐름을 방해합니다. 심한 경우에는 국부적 인 채점, 다이 발작 및 균열이 발생할 수도 있습니다. 따라서, 높은 변형을받는 냉간 단조 부품의 경우, 윤활은 보조 요소가 아니라 성형 시스템의 필수 구성 요소입니다. 연성 콜드 헤딩 동안 재료의 표면적은 상당한 변화를 겪습니다. 코팅 자체가 과도하게 부서지기 쉬운 경우, 기판이 소성 변형 단계에 들어오자마자 큰 영역에 걸쳐 균열, 분쇄 또는 돌출되어, 후속 처리 단계를 국부적인 건조 마찰로 쉽게 전환시킨다. 따라서, 효과적인 인산염 시스템은 적절한 윤활성을 제공할 뿐만 아니라 기판과 함께 어느 정도의 소성 변형을 겪을 수 있어야 한다. 다시 말해: 좋은 필름은 정적 인 상태에서 아름답을뿐만 아니라 변형 후에도 효과적이어야합니다. 밀도와 균일 성 인산염 코팅이 국소적으로 너무 얇거나, 지나치게 거칠고, 불균일하게 결정화되거나, 또는 증착되지 않은 영역을 포함하는 경우, 이는 불균일한 윤활제 분포를 초래할 것이다. 결과는 종종 전체 제품의 동시 고장이 아니라 다음과 같습니다. 국지적 마찰이 갑자기 증가합니다. 추위가 가장 두려워하는 것은이 지역의 불안정입니다. 따라서 코팅을 평가할 때 평균 필름 중량에만 의존해서는 안됩니다. 표면 커버리지가 연속적인지, 입자 구조가 균일한지, 누락 된 필름의 국부 영역이 있는지 여부, 표면 거칠기가 후속 비누화에 적합한 지 여부를 평가하는 것도 필수적입니다. 동일한 코일의 머리, 중간 및 꼬리 부분이 일관된 특성을 나타내는지 여부. 구속력 인산염 및 비누화 층이 기판에 대한 접착력이 불충분하면, 제 1 성형 작업 동안 스폴핑되어 후속 스테이션에서 윤활 조건이 급속히 악화된다. 불충분 한 접착력은 일반적으로 분말, 대규모 필름 박리, 금형 내부의 분말 축적, 표면 거칠기, 다이 스틱 및 비정상적인 금형 마모로 나타납니다. 따라서 고성능 콜드 헤딩 와이어로드의 경우 코팅의 유무에 따라 표면 처리를 평가해야 할뿐만 아니라 다음을 수행해야합니다. 코팅이 높은 접촉 압력 하에서 재료의 표면에 남아있을 수 있습니까? 기름 저장/비누 보유 용량 인산층의 값은 또한 윤활제에 대한 특정 하중 보유 용량 및 저장 용적을 제공하는 능력에 있다. 양호한 인산염 구조는 제 1 변형 후에 신속하게 소진되기보다는, 냉간 헤딩 공정에서 비누화 층이 더 연속적인 역할을 하도록 할 수 있다. 따라서: 인산은 최종 윤활제가 아니라 윤활 시스템의 기본 캐리어입니다. 정말 효과적인 마찰 제어 시스템은 ** 기판 표면 상태, 인산층, 비누화 층 및 다이 윤활 ** 에 의해 공동으로 설정됩니다. 2. 장비 및 금형의 윤활 능력 재료 표면이 이미 잘 형성된 인산 필름을 가지고 있더라도 윤활 문제가 완전히 해결되었다고 가정 할 수 없습니다. 지속적인 고속 콜드 헤딩 동안 다이 자체는 여전히 안정적인 윤활 공급을 유지해야합니다. 엔지니어링에서 다음을 우선시해야합니다. 윤활유가 효과적으로 변형 된 영역에 도달 할 수 있는지 여부; 윤활의 양이 안정적인지 여부; 여러 워크 스테이션 사이에 윤활 저하가 있습니까? 윤활제가 온도 변화로 인한 점도 변동이 있는지 여부; • 금형 내부에 윤활 데드 존이 있습니까? • 고속 생산에서 윤활유를 보충 할 충분한 시간이 있습니까? 고강도 재료, 대형 변형 부품 및 다중 스테이션 부품의 경우 윤활 부족은 종종 비정상적인 성형 하중, 제품 표면 변형, 금형 온도 증가 및 금형 수명의 급격한 감소로 나타나고 균열 형성으로 발전 할 수 있습니다. 따라서: 콜드 헤딩 안정성을 평가하기 위해 재료가 인산화되고 비누화되었는지 여부를 단순히 결정하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 또한 전체 장비의 윤활 시스템이 안정적이고 지속적으로 작동 할 수 있는지 확인해야합니다. 3. 금형 온도 제어 능력 콜드 헤딩은 "콜드 (cold)" 헤딩 (heading) 이라고 불리지 만, 다이가 연속 생산 내내 상온에서 유지된다는 의미는 아니다. 실제 고속 생산에서는 소성 변형 작업 및 마찰 작업의 상당 부분이 궁극적으로 열로 변환됩니다. 열이 적시에 소산되지 않으면 금형의 국부 온도가 점차 상승합니다. 온도 상승은 윤활제 점도, 마찰 계수, 다이 치수, 다이 재료 강도, 다이 수명 및 제품 치수 일관성에 더 영향을 미칩니다. 특히 고속 연속 생산 조건에서 진정으로 중요한 것은 주어진 순간에 금형 온도가 아니라 오히려 다음과 같습니다. 금형이 안정적인 열 평형을 설정할 수 있습니까? 금형 온도가 1,000 개 부품의 초기 작동과 100,000 개 이상의 연속 생산간에 크게 다르면 동일한 재료를 사용하더라도 제품 품질이 떨어질 수 있습니다. 따라서 높은 수준의 콜드 헤딩 장비는 "빠르게 플레이" 할뿐만 아니라 안정적인 윤활 능력, 방열 능력 및 열 균형 제어 능력을 가져야합니다. 4. 금형 구조, 강성 및 공리적 콜드 헤딩 중에는 재료가 고도로 제어 된 공간에서 흐르어야합니다. 필렛이 너무 작거나 국부 변형이 집중되고 단일 통과 표면 감소 속도가 너무 높거나 재료 흐름 경로가 너무 길면 금형 설계가 불합리한 경우 국부 변형이 급격히 집중 될 수 있습니다. 한편, 장비 또는 금형 시스템이 불충분 한 슬라이드 정확도, 몰드의 오정렬, 부적절한 강성 또는 과도한 가이드 클리어런스로 인해 어려움을 겪는다면, 재료는 편심 적재를 경험할 것이다. 이러한 경우 재료 자체가 관련 표준을 완전히 충족하더라도 국부적 인 스트레스 농도 및 비정상적인 균열이 여전히 발생할 수 있습니다. 따라서: 동일한 배치의 재료가 한 장치에서 안정적으로 생성되고 다른 장치에서 비정상인 것은 드문 일이 아닙니다. 이것은 반드시 누가 "문제가 있는지" 를 의미하는 것은 아니지만 콜드 헤딩 자체는 일련의 시스템 엔지니어링입니다.

5. 재료가 표준을 충족하지만 여전히 특정 콜드 헤딩 프로세스에 적합하지 않은 이유는 무엇입니까?

대답은 실제로 매우 분명합니다. 재료 표준의 주요 정의는 다음과 같습니다. 재료 자체가 충족해야하는 요구 사항. 실제 콜드 헤드 프로덕션에서 직면 한 것은 다음과 같습니다. 재료 표면 처리 윤활 금형 장비 온도 공정 경로 제품 구조 제조 시스템이 공동으로 구성된다. 따라서: 표준 준수는 콜드 헤드 생산에 들어가는 데 필요한 조건 중 하나입니다. 그러나 안정적인 콜드 헤딩을 달성하기 위해서는 전체 제조 시스템을 함께 일치시켜야합니다. 둘 다 간단히 이해할 수 있습니다.

6. Rui Xiong 그룹의 이해: 재료 공급은 단순한 재료 인증서를 넘어서야합니다.

많은 재료 공급 업체가 다음에 중점을 둡니다. 자료가 표준을 충족합니까? 그러나 수요가 많은 콜드 헤딩 고객을 진정으로 수용하는 재료 공급 업체의 경우 한 단계 더 나아가 야합니다. 이 재료 롤은 고객의 금형에 공급되면 어떻게 수행됩니까? 따라서 콜드 헤딩 강의 개발 및 공급에서 Creation Group은 탄소, 망간, 실리콘, 크롬 및 몰리브덴과 같은 화학 원소뿐만 아니라 특정 제품 및 고객 프로세스에 비추어 추가로 중점을 둡니다. 구형 미세 구조 및 그 균일 성; • 비금속 포함; • 탈탄소 및 표면 상태; • 와이어 드로잉 감소 비율 및 작업 경화; 포스페이팅 필름의 균일성, 소형화 및 접착력; • Saponification 윤활 성능 및 필름 확장성; • 고객 콜드 헤딩 변형 금액; 성형 역 디자인; 금형 윤활 조건; • 장비 속도 및 열 조건 죽는다; • 후속 열처리 요구 사항. 콜드 헤딩 재료의 경우 진정으로 중요한 것은 다음과 같은 것이 아닙니다. 보고서는 자격이 있습니다. 오히려: 고객은 안정적이고 장기적인 생산을 유지할 수 있습니다. 이 두 진술의 차이점은 재료 공급과 재료 공학의 차이에 있습니다.

엔지니어의 관점: 표준은 재료의 자격 여부를 결정하고 엔지니어링은 제품 안정성을 보장합니다.

냉장 산업에서 재료, 인산염 윤활제 필름, 윤활, 공구, 장비 및 성형 공정은 분리 된 요소가 아니며, 오히려 상호 연결된 시스템을 구성합니다. 표준의 준수는 단지 재료가 제조 공정으로의 진입을 위한 기본 요건을 충족한다는 것을 나타낸다. 진정한 우수한 콜드 헤딩 재료는 적절한 표면 처리, 공구, 윤활 및 장비 조건에서 최소한의 가변성으로 안정적이고 반복 가능한 성형 성능을 나타내야합니다. 따라서: 표준 준수는 품질 관리의 출발점을 표시합니다. 공정 사양을 준수하면 안정적인 제조의 궁극적 인 목표를 보장합니다.

표준 및 참조 기준

이 논문과 관련된 표준 시스템에는 다음이 포함됩니다. SAE J403: SAE 탄소강 화학 성분 시스템; ASTM A510/A510M: 와이어 및 두꺼운 둥근 강철 와이어에 대한 일반적인 요구 사항; JIS G 3507: 차가운 헤딩을위한 탄소 강철 와이어 및 강철 와이어; EN 10263: 콜드 헤딩 및 콜드 압출 용 스틸; ISO 4967: 강철에 있는 비금속 함유물의 현미경 평가; ISO 3887: 강철에서 탈탄 층의 깊이 결정; ASM 핸드북, Volume 14A: 금속 가공: 벌크 형성, 콜드 헤드, 콜드 압출 및 볼륨 형성 관련 엔지니어링 참조. 다른 재료, 제품 및 고객 별 기술 계약은 다양한 검사 항목 및 수락 기준을 지정할 수 있습니다. 특정 공급 및 판단은 주문의 지정된 표준 및 고객의 기술적 요구 사항을 기반으로해야합니다.

Creation Group 정보

Creation Group은 콜드 헤드 와이어, 특수 모양의 와이어 및 고급 냉간 성형 재료 솔루션에 중점을 둡니다. 우리의 작업은 "표준을 충족하는" 재료 생산뿐만 아니라 고객이 재료 조직, 표면 처리, 치수 정확도, 기계적 특성 및 실제 성형 프로세스의 공동 제어를 통해보다 안정적인 냉간 헤드 생산을 달성 할 수 있도록 돕기를 희망합니다. 고객. 진정으로 우수한 재료 공급 업체는 자격을 갖춘 강선 롤을 제공 할뿐만 아니라 강선 롤이 금형에 들어간 후에 어떤 일이 일어날 지 이해해야합니다.