Terästen kylmämuokkaukseen vaikuttavat tekijät

Abstract

Rauta on louhituin ja käytetyin metalli maailmassa ja suuri osa siitä muutetaan teräkseksi ennen käyttöönottoa. Puhdas teräs on raudan ja hiilen muodostama metalliseos. Hiilen lisäksi teräksiin lisätään muita seosaineita parantamaan niiden ominaisuuksia. Suuret teräksen tuottajat valmistavat terästä monessa eri muodossa jatkojalostusta varten. Terästä voidaan muokata kuumana tai kylmänä. Koska kuumamuokkaus vaatii paljon energiaa ja odotusaikaa kappaleen lämmittämiseksi, aloilla joilla tuotantomäärät ovat suuret ja tuotevaihtelu on pientä, suositaan kuumamuokkauksen sijasta kylmämuokkausta. Kylmämuokkauksessa on kuitenkin rajoituksia terästyypin ja valmistettavan kappaleen ominaisuuksien ja muokkausasteen kannalta. Kuumamuokkauksessa teräksen mekaaniset ominaisuudet palaavat muokkauksen jälkeen alkuperäiseen tilaansa koska muokkaus tehdään rekristallisaatiolämpötilan yläpuolella. Kylmämuokkauksessa materiaalin lujuus ja kovuus kasvavat, joten muokkausta ei voida tehdä loputtomiin asti toisin kuin kuumamuokkauksessa. Kovuuden ja lujuuden kasvu johtuvat dislokaatioiden määrän lisääntymisestä muokkauksen aikana. Tämän tutkielman tarkoituksena on selvittää terästen sisäisen rakenteen, seosaineiden sekä muiden ominaisuuksien vaikutusta ja käyttäytymistä kylmämuokkauksen kannalta. Työssä käydään läpi myös perusasioita teräksistä ja niiden ominaisuuksista sekä selvitetään mitkä teräkset sopivat lopputuotteena joko pehmeyttä tai kovuutta vaativiin sovelluskohteisiin käyttäen tyssäystä esimerkkinä muodonantomenetelmästä, jolla valmistetaan erimerkiksi pultteja. Kylmämuokkauksen kannalta olennaisia materiaaliominaisuuksia hyödyntäen erilaisille teräksille annettiin hyvyysarvo niiden sopivuudelle joko pehmeyttä tai kovuutta vaativiin sovelluksiin. Pehmeyttä vaativiin sovelluksiin parhaaksi teräkseksi osoittautui C2C-teräs, joka on standardisoitu kylmätyöstöön tarkoitettu teräs. Kovuutta vaativiin sovelluksiin parhaaksi teräkseksi osoittautui AISI 9255.