REZUMAT

Stamparea oțelului galvanizat introduce o provocare tribologică unică: acoperirea moale și reactivă de zinc creează un comportament specific al frecării comparativ cu oțelul netratat. Problema principală este „transferul de zinc” sau griparea, situație în care stratul de acoperire se transferă pe suprafața matriței, generând un fenomen de „lipire-alunecare”, descris adesea de operatori ca un sunet ascuțit asemănător cretei târșâite pe o tablă neagră. Această instabilitate a frecării provoacă fisurarea pieselor, exfolierea acoperirii și uzura rapidă a sculelor.

Pentru a rezolva aceste probleme de stampare a oțelului galvanizat , producătorii trebuie să gestioneze întregul sistem tribologic. Acest lucru implică menținerea pH-ului lubrifiantului între 7,8 și 8,4 pentru a preveni apariția petelor, utilizarea sculelor cu acoperire PVD (cum ar fi TiAlN) pentru reducerea aderentei și mărirea jocurilor matriței pentru a compensa grosimea stratului de acoperire. Succesul constă în prevenirea transferului inițial de zinc care declanșează defectarea catastrofală a sculei.

Criza privind frecarea și griparea: Depunerea de zinc și întreținerea matrițelor

Cea mai răspândită formă de defectare în ambutisarea oțelului galvanizat este griparea, cunoscută în mod obișnuit sub denumirea de "depunere de zinc". Spre deosebire de uzura abrazivă observată la oțelurile înalte rezistență, depunerea de zinc este un mecanism de defectare prin aderență. Stratul moale de zinc, supus temperaturilor ridicate și presiunii enorme din timpul ambutisării, se unește literalmente cu suprafața matriței. Odată ce acest transfer începe, modifică geometria și finisajul suprafeței matriței, creând o zonă aspră, cu frecare mare, care zgârie și strică piesele ulterioare.

Cercetările realizate cu simulatoare de șine de tragere au relevat un comportament caracteristic de tip „stick-slip” la oțelurile electrozincate. În timpul testării, acesta se manifestă printr-un vârf inițial al sarcinii—o creștere bruscă a forței de frecare atunci când zincul aderă la oțelul sculei. Pe linia de producție, această frecare instabilă creează un zgomot ascuțit sau un clănțănit audibil. Această instabilitate nu este doar un inconvenient; duce la un flux neuniform al materialului, provocând blocarea oțelului în zonele de fixare sau ondularea acestuia acolo unde ar trebui să curgă liber.

Pentru a combate acest lucru, strategiile de întreținere a matrițelor trebuie să evolueze. Tehnicile tradiționale de lustruire utilizate pentru oțelul brut pot fi dăunătoare dacă sunt prea agresive. În schimb, accentul trebuie pus pe menținerea unei finisări în oglindă care previne adeziunea inițială. Acoperirile avansate PVD (Depunere Fizică din Fază de Vapori), cum ar fi nitrura de titan-aluminiu (TiAlN) sau carbonul de tip diamant (DLC), sunt esențiale pentru matrițele moderne. Aceste acoperiri dure și netede oferă o barieră chimică la care zincul nu se poate lega ușor, extinzând semnificativ intervalele dintre opririle pentru întreținere.

Moduri de defectare ale acoperirii: Desprinderea în foi vs. Pulverizarea

Înțelegerea diferenței dintre desprinderea în foi și pulverizare este esențială pentru diagnosticarea cauzei principale a defectării. Aceste două defecte par similare pentru un ochi neexperimentat, dar rezultă din moduri complet diferite de defectare metalurgică. Diagnosticarea greșită a acestora duce adesea la măsuri corective costisitoare și ineficiente.

Desprinderea în foi este o defecțiune a adezivului la interfața dintre substratul de oțel și acoperirea cu zinc. De obicei, apare ca niște cioburi mari și distincte de zinc care se desprind, adesea cauzate de straturi de acoperire excesiv de groase (de obicei peste 810 mil) care generează tensiuni interne ridicate în timpul deformării. Este frecvent observată în produsele galvanizate cu scufundare la cald (GI), în cazul în care stratul intermetalic fragil de la interfață se fracturează sub tensiune de tăiere.

Puier , în schimb, este un defect de coeziune în interiorul acoperirii în sine. Se manifestă sub forma unei pulberi fine sau a unei acumulări de debris în matriță. Acest fenomen este frecvent întâlnit la oțelul galvanizat recoacut (Galvannealed - GA), unde stratul de acoperire este un aliaj de fier și zinc. Deși Galvanneal este mai dur și mai ușor de sudat, stratul său de acoperire este prin natura sa mai casant. Gradul de pulverizare este adesea legat de alungirea la laminorul de finisare (Skin Pass Mill - SPM) în timpul producției oțelului; o alungire mai mare poate îmbunătăți rezistența la pulverizare, dar poate afecta negativ rezistența la delaminare, ceea ce creează un compromis delicat pentru furnizorii de material.

Defecte de suprafață: Înnegriri, pete și rugină albă

Pe lângă defectele structurale, defectele estetice reprezintă o sursă majoră de rebut, în special pentru panourile auto expuse. „Înnegririi“ este un fenomen frecvent cauzat de oxidarea indusă de frecare. Atunci când procesul de stampilare generează prea multă căldură, aluminiul sau zincul din acoperire se oxidează rapid, lăsând urme întunecate pe piesă. Acest lucru este adesea un semnal că stratul de lubrifiere s-a degradat.

„Rugină albă“ (patina depozitării umede) este o altă problemă răspândită, deși apare în general în timpul depozitării, nu în presă. Aceasta apare atunci când zincul reacționează cu umiditatea într-un mediu sărac în oxigen, cum ar fi între piese strâns suprapuse. Pentru a preveni acest lucru, piesele trebuie uscate complet—adesea folosind curente de aer—înainte de stivuire. Modelul de stivuire trebuie să permită circulația aerului pentru a evita reținerea umidității.

Factorii de mediu din instalație au, de asemenea, un rol important. Niveluri ridicate de sulf sau sulfati în apa de proces pot reacționa cu zincul și pot crea pete negre. Operatorii trebuie să monitorizeze calitatea apei utilizate pentru diluarea lubrifiantilor, deoarece chiar și modificări minore ale compoziției chimice a apei municipale pot declanșa brusc apariția unor defecte de suprafață.

Strategia de ungere și utilaj: Soluția preventivă

Alegerea lubrifiantului este variabila cea mai ușor de controlat pentru prevenirea probleme de stampare a oțelului galvanizat . Compoziția chimică a lubrifiantului trebuie să fie compatibilă cu natura reactivă a zincului. Un parametru esențial îl reprezintă controlul pH-ului. Lubrifiantii cu un pH peste 8,5 sau 9,0 pot declanșa „saponificarea”, o reacție prin care lubrifiantul alcalin atacă zincul formând un reziduu asemănător cu săpunul. Acest lucru nu doar că pătează piesa, dar poate bloca matrița.

Regula de aur a ungerii: Mențineți un pH între 7,8 și 8,4. Această gamă este înghețarea optimăà care oferă o protecție suficientă împotriva coroziunii fără a ataca stratul de acoperire. În plus, industria se îndepărtează de uleiurile minerale grele, care lasă un reziduu ce complică sudarea și curățarea, spre lubrifianti sintetici. Sinteticii (cum ar fi lichidele pe bază de polimer) oferă o rezistență excelentă a filmului pentru a separa matrița de semifabricat, fără problemele legate de curățare asociate cu uleiul.

Pentru producția în volum mare unde precizia este esențială, colaborarea cu furnizori competenți este indispensabilă. Soluțiile complete de ștampilare ale Shaoyi Metal Technology acoperă decalajul dintre prototipare și producția de serie, valorificând procese certificate IATF 16949 pentru gestionarea acestor variabile complexe. Expertiza lor în manipularea oțelurilor acoperite permite un control strâns asupra întregului proces de formare, asigurând astfel o optimizare a strategiilor de ungere și utilaj pentru o fabricație fără defecțiuni.

Implicații downstream: Sudare și finisare

Consecințele deciziilor luate în faza de stampare apar adesea mai departe, pe linia de asamblare. O problemă majoră de siguranță și calitate o reprezintă generarea de aburi de zinc în timpul sudurii. Dacă lubrifiantul de stampare nu este îndepărtat corespunzător sau dacă reacționează cu zincul, poate agrava porozitatea sudurilor și poate crește volumul de aburi toxici de oxid de zinc, ducând la „febra provocată de fumuri metalice” la operatori. Curățenia piesei stamate este astfel o caracteristică de siguranță.

Aderența vopselei este un alt aspect afectat de o control slab al procesului de stampare. Dacă se utilizează vopsele pe bază de alidic pe piese cu săpunuri de zinc reziduale (din lubrifianti cu pH ridicat), vopseaua se va crăpa — un mecanism de defectare cunoscut sub numele de saponificare. Pentru a asigura o bună aderență a vopselei, piesele stamate necesită în general o pretratare prin acoperire de conversie fosfatată. Acest proces chimic transformă suprafața într-un strat inactiv care promovează o legătură puternică a vopselei, neutralizând riscurile create în faza de stampare.

Concluzie

Stăpânirea procesului de ambutisare a oțelului galvanizat necesită trecerea de la rezolvarea reactivă a problemelor la o abordare proactivă bazată pe ingineria procesului. Nu este suficient să aplicați pur și simplu mai mult ulei atunci când piesele se sparg; întregul sistem tribo-logic—tipul de acoperire, materialul matriței, pH-ul lubrifiantului și topografia suprafeței—trebuie echilibrat. Prin înțelegerea mecanismelor distincte ale transferului de zinc, desprinderii stratului sau a petelor chimice, producătorii pot transforma o provocare notorie în producție într-un proces fiabil și de înaltă calitate.

Diferența dintre un rebut de 10% și aproape zero defecte se află adesea în detaliile invizibile: pH-ul unui lubrifiant, acoperirea unei matrițe sau rugozitatea microscopică a suprafeței tablei. Atenția acordată acestor variabile este specifică unei secții de presare de clasă mondială.

Întrebări frecvente

1. Ce cauzează petele negre pe piesele din oțel galvanizat?

Urmările negre sunt de obicei cauzate de oxidarea prin frecare sau „polimeri de frecare”. Atunci când procesul de stampare generează o căldură excesivă din cauza ungerii slabe sau a jocurilor strânse, zincul sau aluminiul din acoperire se oxidează, formând dâre întunecate. Un conținut ridicat de sulf în apa utilizată în proces poate reacționa și el cu zincul, formând pete negre.

2. De ce se cojeste vopseaua de pe oțelul galvanizat?

Cojirea vopselei este adesea cauzată de saponificare. Dacă o vopsea pe bază de alchid este aplicată direct pe o suprafață galvanizată, zincul reacționează cu rășinile, formând un strat de săpun la interfață, ceea ce determină delaminarea vopselei. Pentru a preveni acest fenomen, este necesară o curățare corespunzătoare și utilizarea unui tratament de conversie fosfatic sau a unui grund de spălare.

3. Cum pot preveni ruginirea albă pe piesele stampate?

Rugină albă apare atunci când piesele zincate sunt expuse la umiditate fără o circulație adecvată a aerului, situație frecventă în stive strânse. Pentru a preveni acest fenomen, asigurați-vă că piesele sunt complet uscate înainte de stivuire, utilizați cuțite de aer pentru a elimina lichidul răcoritor rezidual și depozitați piesele într-un mediu controlat climatic, cu umiditate scăzută.