<h2>TL;DR</h2><p>L'eliminació de les esquerdes en vores de peces estampades, especialment en acers d'altes prestacions (AHSS), requereix canviar l'enfocament de la ductilitat global (estrenyiment) a la conformabilitat local (fractura). Les regles generals tradicionals, com una obertura de tall del 10%, sovint fallen amb materials moderns com l'acer Dual Phase (DP). Per resoldre-ho, els enginyers han d'optimitzar les obertures de tall (sovint augmentant-les al 15–20% del gruix del material), seleccionar materials amb altes relacions d'expansió de forat (HER) validades segons la ISO 16630 i utilitzar estratègies de disseny d'utillatges com els &quot;metal gainers&quot; per reduir la deformació a la vora. Abordar la zona afectada pel cisallament (SAZ) és el mètode més eficaç per prevenir la fallada de la vora.</p><h2>La ciència de les esquerdes a les vores: Conformabilitat global vs. local</h2><p>Una creença equivocada habitual en l'estampació metàl·lica és que una alta elongació a tracció garanteix resistència a les esquerdes. En realitat, les esquerdes a les vores són un fracàs de la <strong>conformabilitat local</strong>, diferent de la <strong>conformabilitat global</strong> mesurada en assaigs de tracció estàndard. La conformabilitat global governa fallades com l'estrenyiment en el cos d'una peça, on la deformació està distribuïda. Les esquerdes a les vores, en canvi, es produeixen a la vora cisallada on la microestructura del material ha estat compromesa pel procés de tall mateix.</p><p>Quan un punçó crea una plantilla, genera una &quot;zona afectada pel cisallament&quot; (SAZ) o zona endurida. En aquesta regió estreta, el material és significativament més dur i fràgil que el metall base. En graus AHSS, aquest efecte s'amplifica. Els acers Dual Phase (DP), per exemple, consten d'illes de martensita dura dispersades en una matriu de ferrita tova. Durant el procés de cisallament, la diferència extrema de duresa entre aquestes fases provoca la nucleació de buits microscòpics a la interfície ferrita-martensita.</p><p>Quan posteriorment s'estira la vora —durant operacions de rebaix o expansió de forat— aquests buits microscòpics es combinen en esquerdes macroscòpiques molt abans que el material arribi al seu límit teòric d'elongació. Per tant, confiar en dades de límit elàstic/elongació a tracció per predir el comportament de la vora és un error d'enginyeria fonamental. El factor determinant no és quant s'estira el material globalment, sinó quant pot expandir-se la vora danyada abans que es propagui la fractura.</p><h2>Optimització de l'obertura de tall: La regla del 10% ha mort</h2><p>Durant dècades, l'obertura estàndard de l'utillatge va ser del 10% del gruix del material. Tot i que és efectiva per a l'acer suau, aquesta proporció sovint és prejudicial per als AHSS. Obertures més estretes en materials d'alta resistència poden generar un &quot;cisallament secundari&quot; —un defecte en què les esquerdes originades pel punçó i la matriu no es troben contínuament. Aquest desalineament obliga al punçó a cisallar el material restant, creant una vora dentada i altament endurida amb una segona zona brillant que actua com a concentrador de tensions.</p><p>Dades recents d'estudis industrials, incloent-hi els publicats per <a href="https://www.metalformingmagazine.com/article/?/materials/high-strength-steel/edge-cracking-in-advanced-automotive-steels">MetalForming Magazine</a>, indiquen que la <strong>obertura tècnica</strong> és la solució. Per a molts graus DP i CP (Complex Phase), augmentar l'obertura al <strong>15–20% del gruix del material</strong> crea una ruptura més neta. Una obertura més gran permet que els plans de fractura superior i inferior es fusionin sense problemes, minimitzant la profunditat de la zona afectada pel cisallament i reduint el pic de duresa a la vora.</p><p>Aquest enfocament contraintuïtiu —ampliar l'espai per millorar la qualitat— sovint resulta en una relació d'expansió de forat (HER) significativament més elevada. Tanmateix, cal equilibrar-ho amb l'alçada de la rebava. Tot i que obertures més grans poden produir una rebava més alta, la vora conserva més ductilitat. Si la rebava queda al costat de compressió del plec posterior, el risc d'esquerdat és sovint negligible comparat amb el benefici d'una cara de cisallament més neta.</p><h2>Selecció de material: La relació d'expansió de forat (HER)</h2><p>Quan es selecciona material per a peces amb forats rebaixats o vores estirades, l'<strong>assaig d'expansió de forat ISO 16630</strong> és l'estàndard d'or per a la predicció, superant les mètriques tradicionals de tracció. Aquest assaig expandeix un forat punxonat amb un punçó cònica (angle de 60°) fins que apareix una esquerda a través del gruix, proporcionant una mesura directa de la ductilitat de la vora.</p><p>La selecció del tipus de material té un paper clau aquí. Tot i que els acers DP són populars pel seu ratio resistència-cost, la seva heterogeneïtat microstructural (martensita dura vs. ferrita tova) els fa propensos a la fallada de vores. Els <strong>acers Complex Phase (CP)</strong> sovint ofereixen un rendiment superior per a peces sensibles a les vores. Els graus CP utilitzen una matriu de bainita i ferrita fortificada per precipitació, que crea una distribució de duresa més uniforme. Aquesta homogeneïtat redueix la nucleació de buits microscòpics durant el cisallament, donant als acers CP valors HER significativament més alts que els acers DP amb resistències a tracció similars.</p><p>A més, la netedat del material és imprescindible. Com indiquen experts de <a href="https://www.ulbrich.com/blog/cracking-under-pressure-how-high-quality-metal-and-metallurgical-expertise-prevent-cracking-in-stamping/">Ulbrich</a>, les inclusions i impureses (com el sofre o els òxids) actuen com a punts d'inici de les esquerdes. Especificar acer d'alta qualitat i net, amb límits controlats d'inclusions, ajuda a assegurar que el valor HER teòric del material sigui assolible en producció.</p><h2>Solucions de disseny d'utillatges i enginyeria de processos</h2><p>Més enllà de la metal·lúrgia, la geometria determina el destí. Quan una peça requereix un rebaix estirat que excedeix els límits del material, els enginyers de processos han de modificar el camí de deformació. Una tècnica eficaç és l'ús de <strong>metal gainers</strong>. Dissenyant un excés de material (un &quot;gainer&quot;) a l'embutició o al fixador, els enginyers poden proporcionar material addicional que flueix cap al rebaix durant l'operació de conformació. Això converteix una condició d'estirament pur en una combinació embutició-estirament, reduint significativament la deformació localitzada a la vora.</p><p>El manteniment de les eines és igualment crític. Un tall ratllat o rom és augmenta el volum de la zona de material deformat, endurint encara més la vora. Cal seguir programes regulars d'afilat per a la producció AHSS. A més, l'ús de punçons bisellats (sovint amb un cisallament de teulat de 3–6 graus) pot reduir la càrrega sobtada i millorar la qualitat de la cara cisallada.</p><p>Implementar aquestes estratègies avançades requereix socis de fabricació amb capacitats especialitzades. Per exemple, <a href="https://www.shao-yi.com/auto-stamping-parts/">Shaoyi Metal Technology</a> utilitza premses d'alta tonatge (fins a 600 tones) i precisió certificada segons IATF 16949 per gestionar les finestres de processament exigents dels acers automotrius moderns. Tant per a prototipatge ràpid com per a producció massiva, fer servir un estampador que entengui les subtilitats del comportament AHSS evita iteracions costoses de les eines.</p><h2>Resum d'accions correctores</h2><p>L'eliminació de les esquerdes a les vores rarament s'aconsegueix amb una única solució; requereix un ajust sistemàtic dels tres principals factors: Material, Obertura i Geometria.</p><ul><li><strong>Material:</strong> Canviar a graus amb alts valors HER segons ISO 16630 (per exemple, CP en lloc de DP) i controlar estrictament les impureses.</li><li><strong>Obertura:</strong> Augmentar l'obertura de l'utillatge al 15–20% per a AHSS per assegurar un pla de fractura net i minimitzar la zona afectada pel cisallament.</li><li><strong>Geometria:</strong> Utilitzar metal gainers per alimentar material al rebaix i assegurar que els punçons romanquin afilats per evitar un enduriment excessiu.</li></ul><section><h2>Preguntes freqüents</h2><h3>1. Quina és la diferència entre conformabilitat global i local en l'estampació?</h3><p>La conformabilitat global fa referència a la capacitat del material per distribuir la deformació sobre una àrea amplia, resistint l'estrenyiment (afinament) durant operacions d'embutició. Està relacionada amb el valor-n (exponent d'enduriment per deformació). La conformabilitat local, en canvi, és la resistència del material a la fractura en concentracions específiques de tensió, com ara vores cisallades. Està relacionada amb la relació d'expansió de forat (HER) i és el factor principal per prevenir les esquerdes a les vores.</p><h3>2. Com afecta l'obertura de tall a les esquerdes a les vores en AHSS?</h3><p>L'obertura de tall determina la qualitat de la vora cisallada. Una obertura insuficient (per exemple, el tradicional 10%) en AHSS causa cisallament secundari, creant un perfil de vora dentat i fràgil que es trenca fàcilment. Augmentar l'obertura al 15–20% permet que les esquerdes de fractura del punçó i la matriu es trobin netament, resultant en una vora més llisa amb menys enduriment i més ductilitat.</p><h3>3. Què és l'assaig d'expansió de forat ISO 16630?</h3><p>ISO 16630 és el mètode d'assaig estàndard per avaluar la ductilitat de vores de fulls metàl·lics. Es punzona un forat de 10 mm en una mostra (normalment amb obertura del 12%), i un punçó cònica expandeix el forat fins que apareix una esquerda a través del gruix. L'increment percentual del diàmetre del forat (HER) proporciona una mètrica quantitativa de la capacitat del material per resistir esquerdes a les vores.</p><h3>4. Per què l'acer Dual Phase (DP) pateix esquerdes a les vores?</h3><p>L'acer DP té una microestructura composta d'illes de martensita dura en una matriu de ferrita tova. Durant el cisallament, la diferència de duresa entre aquestes fases crea concentracions severes de tensió, provocant la formació de buits microscòpics a les fronteres de fase. Aquests buits debiliten la vora, fent-la altament susceptible a les esquerdes durant operacions posteriors de conformació.</p><h3>5. Què són els metal gainers en el disseny d'utillatges?</h3><p>Els metal gainers són característiques geomètriques afegides a la zona d'addenda o fixador en el disseny d'un utillatge. Proporcionen longitud addicional de material en àrees específiques. Durant el procés de conformació o rebaix, aquest material extra flueix cap a la peça, reduint la quantitat d'estirament necessari a la vora. Això disminueix la deformació localitzada i evita que la vora arribi al seu límit de fractura.</p></section>