TL;DR

Stansning av förzinkat stål innebär en unik tribologisk utmaning: den mjuka och reaktiva zinkbeläggningen skapar andra friktionsbeteenden jämfört med obearbetat stål. Det främsta problemet är "zinkupptagning" eller gallning, där beläggningen överförs till ytan på verktyget, vilket leder till en "håll-halka"-effekt som ofta beskrivs av operatörer som ett tjutande ljud liknande krita på svarta tavlan. Denna friktionsinstabilitet orsakar delning av komponenter, flagningsbildning i beläggningen och snabb verktygsslitage.

För att lösa dessa problem vid stansning av förzinkat stål , tillverkare måste hantera hela tribologiska systemet. Detta innebär att underhålla smörjmedlets pH mellan 7,8 och 8,4 för att förhindra fläckbildning, använda verktyg med PVD-beklädnad (till exempel TiAlN) för att minska adhesion samt öka diespelen för att kompensera för beläggningsytans tjocklek. Framgång består i att förhindra den initiala zinköverföringen som utlöser katastrofal verktygsfel.

Friktions- och gallningskrisen: Zinkupptagning och dieunderhåll

Den mest utbredda felmoden vid stansning av galvaniserat material är gallning, vanligtvis kallad "zinkupptagning". Till skillnad från den abrasiva nötning som ses vid höghållfasta stål är zinkupptagning en adhesiv felform. Den mjuka zinkbeläggningen smälter under dragprocessens extrema värme och tryck faktiskt samman med diesytan. När denna överföring börjar förändras diesgeometrin och ytfärdigheten, vilket skapar ett grovt, hög-friktionsområde som repa och förstör efterföljande delar.

Undersökningar med drag-bead-simulatorer har avslöjat ett karakteristiskt "stick-slip"-beteende hos elektrogalvaniserade stål. Under tester visar detta sig som en initial krafttopp – en plötslig ökning av friktionskraften då zinken fastnar i verktygsstålet. I verkstaden skapar denna instabila friktion ett hörbart gnisslande eller skramlande ljud. Denna instabilitet är inte bara ett besvär; den leder till inkonsekvent materialflöde, vilket orsakar att stålet låser sig i bindarområden eller bucklar där det borde flöda fritt.

För att bekämpa detta måste verktygsskötselstrategier utvecklas. Traditionella slipningstekniker som används för blankstål kan vara skadliga om de är för aggressiva. Istället bör fokus ligga på att bibehålla en spegelblank yta som förhindrar initial adhesion. Avancerade PVD-beläggningar (Physical Vapor Deposition), såsom titanalumininitrid (TiAlN) eller diamantliknande kol (DLC), är avgörande för moderna verktyg. Dessa hårda, släta beläggningar utgör en kemisk barriär som zink inte lätt kan binda till, vilket avsevärt förlänger underhållsintervallen.

Beläggningshaverimodeller: Flagningsbrott vs. pulverisering

Att förstå skillnaden mellan flagningsbrott och pulverisering är avgörande för att diagnostisera orsaken till ett haveri. Dessa två defekter ser lika ut för oövad blick men orsakas av helt olika metallurgiska haverimodeller. Felaktig diagnos leder ofta till dyra och ineffektiva motåtgärder.

Flagningsbrott är ett adhesionsfel vid gränsytan mellan stålsubstratet och zinkbeläggningen. Det uppstår vanligtvis som stora, tydliga flisor av zink som lossnar, ofta orsakat av alltför tjocka beläggningar (vanligtvis över 8–10 mil) som genererar höga inre spänningar vid deformation. Det observeras ofta vid hett-doppade galvaniserade (GI) produkter där den spröda metalliska intermetallagret vid gränsytan brister under skjuvbelastning.

Pulverisering , däremot, är ett sammanhängande brott inom själva beläggningen. Det visar sig som ett fint damm eller ansamling av skräp i verktyget. Detta är särskilt vanligt vid användning av galvannealerat (GA) stål, där beläggningen utgörs av en järn-zink-legering. Även om galvannealering ger hårdare och mer svetsvänliga material, är beläggningen från början mer spröd. Omfattningen av pulverbildning hänger ofta samman med töjning vid skin pass-motorn (SPM) under ståltillverkningen; högre töjning kan förbättra motståndet mot pulverbildning men kan negativt påverka motståndet mot flisning, vilket skapar en känslig kompromiss för materialleverantörer.

Ytskador: Svartning, fläckbildning och vitrost

Utöver strukturella fel är estetiska defekter en viktig anledning till spill, särskilt för synliga bilpaneler. "Svartning" är ett vanligt fenomen orsakat av friktionsinducerad oxidation. När stansprocessen genererar alltför mycket värme oxideras aluminium eller zink i beläggningen snabbt, vilket lämnar mörka streck på delen. Detta är ofta ett tecken på att smörjbarriären har brutits ner.

"Vitrost" (fuktig lagringsfläck) är ett annat utbrett problem, även om det vanligtvis uppstår vid lagring snarare än i pressen. Det sker när zink reagerar med fukt i en syrefattig miljö, till exempel mellan nära anslutna delar. För att förhindra detta måste delarna torkas ordentligt – ofta med hjälp av luftknivar – innan de staplas. Staplingsmönster bör tillåta luftcirkulation för att förhindra att fukt fastnar.

Också miljöfaktorer i anläggningen spelar roll. Höga halter svavel eller sulfater i processvattnet kan reagera med zinken och orsaka svarta fläckar. Operatörer måste övervaka vattenkvaliteten som används för att späda ut smörjmedel, eftersom ens små förändringar i kvaliteten på kommunalt vatten kan utlösa en plötslig uppkomst av ytskador.

Smörjning och verktygsstrategi: Den förebyggande lösningen

Valet av smörjmedel är den enda mest kontrollerbara variabeln för att förhindra problem vid stansning av förzinkat stål . Kemien i smörjmedlet måste vara kompatibel med zinkens reaktiva natur. En avgörande parameter är pH-styrning. Smörjmedel med ett pH över 8,5 eller 9,0 kan utlösa "saponifikation", en reaktion där det alkaliska smörjmedlet angriper zinken och bildar ett sårliknande avlagring. Detta ger inte bara fläckar på delen utan kan också täppa till verktyget.

Den gyllene regeln för smörjning: Håll ett pH mellan 7,8 och 8,4. Detta intervall är den "perfekta zonen" som ger tillräcklig korrosionsskydd utan att angripa beläggningen. Dessutom går branschen bort från tunga mineraloljor, som lämnar efter sig avlagringar som komplicerar svetsning och rengöring, och istället till syntetiska smörjmedel. Syntetmaterial (som polymerbaserade vätskor) erbjuder utmärkt filmspänning för att skilja verktyget från arbetsstycket utan de rengöringsproblem som är förknippade med olja.

För högvolymproduktion där precision är av yttersta vikt är det avgörande att samarbeta med kapabla leverantörer. Shaoyi Metal Technology's omfattande stanslösningar överbrygga klyftan mellan prototypframställning och massproduktion genom att utnyttja IATF 16949-certifierade processer för att hantera dessa komplexa variabler. Deras expertis inom bearbetning av belagda ståltyper möjliggör stram kontroll över hela omformningsprocessen, vilket säkerställer att smörj- och verktygsstrategier är optimerade för felfri produktion.

Nedströmskonsekvenser: Svetsning och ytbehandling

Konsekvenserna av stansningsbeslut visar sig ofta längre ner i monteringslinan. En viktig säkerhets- och kvalitetsfråga är bildandet av zinkångor vid svetsning. Om stansningsoljan inte tas bort ordentligt eller om den reagerar med zinken kan det förvärra porositeten i svetsfogarna och öka mängden giftiga zinkoxidångor, vilket leder till "metallångest" hos operatörer. Rengörbarheten hos den stansade delen är därför en säkerhetsaspekt.

Måladhesion är ytterligare ett offer vid dålig kontroll av stansprocessen. Om alkydfärg används på delar med återstående zinktvätt (från högpH-lubrikanter) kommer färgen att flagna – en felmekanism som kallas saponifikation. För att säkerställa god måladhesion kräver stansade delar vanligen en fosfatkonverteringsbeläggning som förbehandling. Denna kemiska process omvandlar ytan till ett icke-reaktivt lager som främjar stark målfästning och neutraliserar riskerna som uppstod under stansfasen.

Slutsats

Att bemästra stansning av galvaniserat stål kräver en förskjutning från reaktiv felsökning till proaktiv processutformning. Det räcker inte med att helt enkelt applicera mer olja när delar spricker; hela tribologiska systemet – beläggningstyp, verktygsmaterial, smörjmedlets pH och yttopografi – måste vara i balans. Genom att förstå de specifika mekanismerna bakom zinkavlagring, flisbildning och kemisk fläckbildning kan tillverkare förvandla ett notoriskt produktionsproblem till en pålitlig, högkvalitativ process.

Skillnaden mellan 10 % spill och nästan noll defekter ligger ofta i osynliga detaljer: smörjmedlets pH, beläggningen på verktyget eller den mikroskopiska ytråheten hos plåten. Uppmärksamhet på dessa variabler är kännetecken för en världsklass pressavdelning.

Vanliga frågor

1. Vad orsakar svarta märken på delar av galvaniserat stål?

Svarta fläckar orsakas vanligtvis av friktionsoxidation eller "friktionspolymerer". När stansprocessen genererar för mycket värme på grund av dålig smörjning eller trånga toleranser oxideras zink eller aluminium i beläggningen, vilket skapar mörka streck. Hög svavelhalt i processvattnet kan också reagera med zink och bilda svarta fläckar.

2. Varför flagnar färg från galvaniserat stål?

Färgflagningsfenomenet beror ofta på saponifikation. Om en alkidbaserad färg appliceras direkt på en galvaniserad yta reagerar zinket med harsarna och bildar ett såglager vid gränsskiktet, vilket gör att färgen lossnar i lager. Korrekt rengöring samt användning av en fosfatkonverteringsbeläggning eller tvättgrundfärg krävs för att förhindra detta.

3. Hur förhindrar jag vitrost på stansade delar?

Vitrost bildas när galvaniserade delar utsätts för fukt utan tillräcklig luftcirkulation, vanligt vid tätt staplade delar. För att förebygga detta bör delar vara fullständigt torra innan stapling, använd luftknivar för att avlägsna återstående kylvätska och förvara delarna i ett klimatstyrt utrymme med låg luftfuktighet.