SPCC (zwykle-blachy i taśmy ze stali węglowej walcowanej na zimno) jest typowym przedstawicielem stali niskowęglowej-walcowanej na zimno-. Jego właściwości-formowania na zimno (odnoszące się do zdolności materiału do formowania w temperaturze pokojowej za pomocą metod obróbki na zimno, takich jak tłoczenie, gięcie, rozciąganie i głębokie tłoczenie) są jego podstawową zaletą i kluczowym powodem jego powszechnego stosowania w częściach tłoczonych i konstrukcyjnych. Poniżej znajduje się szczegółowe wprowadzenie do właściwości-formowania rdzenia na zimno, czynników wpływających, typowych możliwości dostosowania procesu i scenariuszy zastosowań:
1. Podstawowe właściwości-formowania na zimno
Właściwości SPCC związane z formowaniem na zimno-charakteryzują się przede wszystkim dużą zdolnością do odkształcania plastycznego, wysoką stabilnością przetwarzania i doskonałą dokładnością wymiarową po formowaniu. Są one określane ilościowo za pomocą następujących wskaźników:
Duże wydłużenie (duża rezerwa plastyczna)
Wydłużenie (δ₅₀, długość pomiarowa 50 mm) Większe lub równe 30%, znacznie wyższe niż w przypadku stali średnio- i wysoko-węglowych (np. S50C, tylko 10%-15%) i niektórych stali-o wysokiej wytrzymałości (np. HSLA, około 15%-25%). Oznacza to, że SPCC może wytrzymać znaczne odkształcenia przy rozciąganiu podczas obróbki na zimno bez pękania, co czyni go szczególnie odpowiednim do procesów wymagających „rozcieńczania przez rozciąganie” (takich jak głębokie tłoczenie i rozszerzanie). Na przykład podczas tłoczenia płaskiej płyty w część w kształcie miseczki krawędzie i spód SPCC odkształcają się równomiernie, co zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia „przewężenia” (miejscowego nadmiernego pocienienia prowadzącego do pęknięcia).
Niska wydajność i dobry stosunek wydajności-do-wytrzymałości
Granica plastyczności jest większa lub równa 130 MPa (nie ma wyraźnej górnej granicy, ale zazwyczaj jest mniejsza lub równa 200 MPa), a stosunek plastyczności- do-wytrzymałości (granica plastyczności/wytrzymałość na rozciąganie) wynosi około 0,4-0,5 (znacznie mniej niż 0,7-0,8 stali o wysokiej wytrzymałości). Niska granica plastyczności pozwala materiałowi rozpocząć odkształcenie plastyczne przy minimalnej sile zewnętrznej, zmniejszając obciążenie sprzętu przetwarzającego. Niski współczynnik plastyczności wskazuje, że materiał nadal ma wystarczającą przestrzeń do wzmocnienia po uplastycznieniu (tj. „silną zdolność do późniejszego odkształcenia”), zapobiegając w ten sposób pękaniu spowodowanemu lokalną koncentracją naprężeń podczas złożonego formowania. Wysokie równomierne wydłużenie i dobrze zrównoważone odkształcenie.
Struktura metalograficzna SPCC to jednolity ferryt (podstawowa struktura stali niskowęglowej-po walcowaniu na zimno), z drobnymi i równomiernie rozłożonymi ziarnami. Dlatego podczas formowania na zimno odkształcenie w całym materiale jest bardziej równomierne, co ogranicza miejscowe nadmierne odkształcenie (takie jak marszczenie i pękanie). Na przykład podczas gięcia SPCC może osiągnąć mniejszy promień gięcia (minimalny promień gięcia do 0,5-krotności grubości blachy) bez pękania lub zauważalnej „skórki pomarańczy” (chropowatości powierzchni).
Niska twardość i doskonałe-właściwości przeciwcierne.
Dzięki twardości Brinella około 60-80 HB i gładkiej powierzchni (walcowanie na zimno zapewnia niską wartość Ra), SPCC wykazuje niskie tarcie z matrycą podczas obróbki na zimno, minimalizując zużycie matrycy i ryzyko sklejania matrycy (szczególnie nadaje się do prostych zastosowań związanych z tłoczeniem przy ograniczonym smarowaniu). Co więcej, jego niska twardość zmniejsza „sprężynowanie” po tłoczeniu (powrót sprężysty prowadzący do odchyleń wymiarowych), co skutkuje większą dokładnością wymiarową formowanych części. II. Kluczowe czynniki wpływające na wydajność formowania na zimno
Wydajność formowania na zimno SPCC nie jest stała i wpływają na nią przede wszystkim następujące czynniki, wymagające specyficznych dostosowań w rzeczywistych zastosowaniach:
Redukcja walcowania na zimno
Walcowanie na zimno wykorzystuje siłę walcowania w celu zmniejszenia grubości blachy stalowej (redukcja wynosi zazwyczaj 30% -60%). Im większa redukcja, tym wyraźniejsze jest umocnienie materiału:
Małe redukcje (np. mniejsze lub równe 30%): granica plastyczności jest niska (≈130-150 MPa), wydłużenie jest wysokie (≈35%), a odkształcalność na zimno jest doskonała, dzięki czemu nadaje się do głębokiego tłoczenia i złożonego zginania.
Duże redukcje (np. większe lub równe 50%): zwiększa się granica plastyczności (≈180-200 MPa), wydłużenie nieznacznie maleje (≈30%), ale poprawia się wykończenie powierzchni, dzięki czemu nadaje się do prostych zastosowań związanych z formowaniem wymagających dużej wytrzymałości (takich jak płytkie wytłoczki). Obróbka wyżarzania
Wyżarzanie (wyżarzanie zmiękczające w niskiej{{0}temperaturze)-walcowanych na zimno SPCC eliminuje utwardzanie przez zgniot i dodatkowo poprawia plastyczność:
Niewyżarzone: Ze względu na utwardzanie przez zgniot SPCC wykazuje nieco wyższą wytrzymałość i niższą plastyczność, dzięki czemu nadaje się do prostych zastosowań związanych z formowaniem, gdzie liczy się wytrzymałość.
Wyżarzanie: Granica plastyczności jest zmniejszona (mniejsza lub równa 130 MPa), podczas gdy wydłużenie wzrasta do ponad 35%, co skutkuje lepszą odkształcalnością na zimno. Dzięki temu nadaje się szczególnie do-procesów o wysokiej precyzji, takich jak głębokie tłoczenie i rozszerzanie. (W niektórych zastosowaniach można zastąpić SPCC. SPCE to wyżarzana, specjalistyczna stal do głębokiego tłoczenia o wydłużeniu większym lub równym 34%).
Skład chemiczny
SPCC ma zawartość węgla mniejszą lub równą 0,12%, zawartość manganu mniejszą lub równą 0,50% oraz niski poziom zanieczyszczeń, takich jak siarka i fosfor (S mniejszy lub równy 0,035%, P mniejszy lub równy 0,035%).
Niska zawartość węgla zapewnia dominację struktury ferrytu, zapobiegając kruchości spowodowanej wytrącaniem się węglików.
Niska zawartość siarki zmniejsza „kruchość na gorąco” (kruchość podczas obróbki na zimno), podczas gdy niska zawartość fosforu zmniejsza „kruchość na zimno”, zapewniając odporność materiału na pękanie podczas odkształcania.