Affrontare la durezza e altre variazioni delle proprietà dei materiali
Domanda: Abbiamo riscontrato crepe sui bordi di diverse parti A0.25 spesse 36 pollici dopo curvatura (Vedi Figure 1 ). In precedenza avevamo piegato queste stesse parti senza problemi, ma recentemente hanno iniziato a comparire delle crepe. Gli angoli di piegatura esterni variano da 75 a 90 gradi e il raggio di piegatura interno specificato è di 0.25 pollici. Utilizziamo una matrice a V da 2 pollici e un punzone con un raggio di 0.236 pollici.
Abbiamo notato che le cricche si verificano indipendentemente dal fatto che si pieghi nel senso della fibratura o contro la fibratura del materiale, sebbene sembrino essere più pronunciate quando si piega nel senso della fibratura. Tuttavia, questo da solo non sembra spiegare il problema delle cricche, poiché abbiamo avuto altri lotti di pezzi che non si sono rotti, indipendentemente dall'orientamento della fibratura. Stiamo attualmente verificando se tutti i pezzi criccati provengano dalle stesse lamiere. Stiamo anche verificando la direzione della fibratura controllando i nesting laser.
Una possibilità è che le parti incrinate siano state tagliate per errore dal materiale sbagliato, come il C-1010. Tuttavia, ci si aspetterebbe che la minore durezza del C-1010 lo renda meno soggetto a cricche rispetto all'A36. Inoltre, poiché entrambi sono acciai dolci, nessuno dei due dovrebbe rompersi quando piegato su una matrice da 2 pollici.
Speravamo che potessi fornirci qualche spunto sulle cause di crepe di questo tipo. In che modo la durezza influisce sulla piegabilità? Quali altri fattori potrebbero essere cambiati e aver causato crepe di questo tipo? Considerando che tutte le crepe hanno avuto origine sul bordo del pezzo, è possibile che cambiamenti nelle condizioni di taglio laser abbiano influito sulla durezza del bordo e causato questo problema?
Risposta: La durezza dell'acciaio può influire significativamente sulla sua capacità di piegarsi senza fratturarsi. L'acciaio con un grado di durezza elevato, come il materiale temprato o rinvenuto, sarà più fragile e meno duttile rispetto all'acciaio più dolce. Di conseguenza, diventa più difficile piegarlo senza il rischio di cricche o rotture. Inoltre, quando la lamiera viene tagliata al laser o al plasma, la zona termicamente alterata (ZTA) in prossimità del taglio si indurisce (vedere Figure 2 ). L'estensione di questa zona può variare a seconda dello spessore e del tipo di metallo (vedere Figure 3 ).
In effetti, l'indurimento del bordo può influire sulla formabilità e sulla lavorabilità del materiale, poiché la zona indurita tende a essere più fragile e meno duttile rispetto al resto del materiale. Di conseguenza, la formazione di crepe sul bordo diventa una concreta possibilità, soprattutto se la potenza del laser e la velocità di taglio non sono state ottimizzate per ridurre al minimo la ZTA. Per ottenere un bordo più morbido, potrebbe essere necessaria una lavorazione aggiuntiva o un trattamento termico per ripristinare le proprietà desiderate del materiale.
Durante l' processo di piegaturaI grani esterni dell'acciaio sono sottoposti a tensione, mentre i grani interni a compressione. Gli acciai più duri sono meno inclini a deformarsi sotto queste sollecitazioni, il che può portare a fratture lungo i grani esterni. Al contrario, gli acciai più morbidi sono più malleabili e possono deformarsi meglio sotto sforzo, consentendo la piegatura senza rompersi.
Anche lo spessore della lamiera gioca un ruolo nella sua piegabilità. L'acciaio più spesso richiede una forza maggiore per piegarsi, aumentando il rischio di crepe o rotture, soprattutto se è già temprato o rinvenuto.
Quando si lavora l'acciaio, è importante considerarne la durezza e lo spessore per determinarne la capacità di piegarsi senza fratturarsi. I metalli più morbidi e malleabili sono generalmente più facili da lavorare, mentre i metalli più duri richiedono una manipolazione più attenta per evitare danni.
Per quanto riguarda la durezza
L'intervallo di durezza dell'acciaio A36 non è definito esplicitamente dagli enti di normazione. Tuttavia, è generalmente noto che l'intervallo di durezza Brinell (una misura della resistenza di un materiale alla penetrazione) è compreso tra 119 e 159. La durezza dell'acciaio A36 può variare a seconda di fattori quali il trattamento termico specifico utilizzato, lo spessore del materiale e qualsiasi processo di saldatura o riscaldamento impiegato durante la fabbricazione.
Se è necessario un grado di tolleranza di durezza specifico per la propria applicazione in acciaio A36, è consigliabile collaborare con il fornitore per determinare il trattamento termico appropriato e le misure di controllo qualità necessarie per ottenere la durezza desiderata ed evitare o ridurre al minimo le cricche.
L'effetto della ZTA sulla formazione
Durante taglio laser Nell'acciaio A36, il calore generato dal laser può portare a un riscaldamento e raffreddamento localizzati, con conseguente potenziale indurimento del bordo. Tuttavia, l'entità dell'indurimento dipende da diversi fattori, tra cui la potenza del laser, la velocità di taglio e lo spessore del materiale.
Un controllo insufficiente della potenza laser e della velocità di taglio può causare la fusione e la rapida solidificazione del materiale, con conseguente indurimento del bordo. Questo processo è noto come tempra laser. L'entità dell'indurimento è influenzata anche dallo spessore del materiale. I materiali più sottili si raffreddano più rapidamente, determinando un maggiore grado di indurimento del bordo.
Tuttavia, se il processo di taglio laser è ben controllato, è possibile ridurre al minimo l'entità dell'indurimento. Ad esempio, utilizzando una potenza laser inferiore e una velocità di taglio inferiore, a seconda del sistema laser utilizzato, è possibile ridurre la ZTA e produrre un indurimento inferiore.
Una ZTA estesa può anche influire sulle proprietà meccaniche del materiale. Se la ZTA è troppo ampia, le proprietà del materiale in quella regione possono essere compromesse, rendendolo più suscettibile a cricche o altri difetti durante la successiva formatura. Le sollecitazioni localizzate possono causare la criccatura del materiale lungo il bordo, in particolare per i materiali con elevata durezza, come l'acciaio temprato o rinvenuto, che tendono a essere più fragili e meno duttili rispetto all'acciaio più dolce. Anche se si piega l'acciaio dolce, la criccatura che si verifica può derivare da una durezza aumentata o non costante.
Possono verificarsi anche incongruenze nelle proprietà dei materiali, in quanto si tratta di un problema intrinseco a qualsiasi metallo. Il materiale stesso diventa il punto debole dell'intero processo di formatura, causando problemi al di fuori del vostro controllo. In base alla descrizione fornita, la vostra analisi iniziale sembra corretta: la durezza è probabilmente il fattore principale che causa difficoltà.
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