Kuva 4. Venymäjakaumia a) 700, b) 900 ja c) 1100 MPa:n teräksistä 30°, 60° ja 90° särmäyskulmissa.
Rp = 12 mm, t = 6 mm. Valssaussuuntaan nähden pitkittäin (RD).
KUVA 4. Venymäjakaumia a) 700, b) 900 ja c) 1100 MPa:n teräksistä 30°, 60° ja 90° särmäyskulmissa. Rp = 12 mm, t = 6 mm.
Valssaussuuntaan nähden pitkittäin (RD).
Kuva 4. Venymäjakaumia a) 700, b) 900 ja c) 1100 MPa:n teräksistä 30°, 60° ja 90° särmäyskulmissa.
Rp = 12 mm, t = 6 mm. Valssaussuuntaan nähden pitkittäin (RD).
Kuva 5. a) Voiman ja b) maksimivenymän kehitys särmäyskulman suhteen. Rp = 12 mm, t = 6 mm, W
= 110 mm. Pitkittäin (RD) ja poikittain (TD).
Kuvassa 3 on sivukuvia 12 mm säteisellä painimella pitkittäin särmätyistä 6 mm levyistä 90°
kulmassa. Kuvassa 4 taas on venymäjakaumia samoista testeistä 30°, 60° ja 90° kulmissa. Jakaumat
on otettu kuvan 1c mukaisesta B-kohdasta. Kuvassa 5 on esitetty voiman venymän maksimin
kehittyminen särmäyskulman funktiona. Maksimivenymällä tarkoitetaan tässä kuvan 1c mukaisten
A, B ja C -kohtien venymäjakaumien huippuarvojen keskiarvoa kullakin hetkellä. Näistä kuvista
nähdään kuinka 900 MPa:n teräksen venymä alkaa paikallistumaan voimakkaasti keskelle 30°
jälkeen, mikä johtaa särmän sisäsäteen pienemiseen painimen sädettä pienemmäksi. Tämä
aiheuttaa silminnähtävän raon painimen ja levyn väliin. 700 ja 1100 MPa teräksillä jakaumat ovat
selkeästi tasaisempia eikä samanlaista rakoa pääse syntymään kuin 900 MPa:n teräksellä.
Mielenkiintoista tässä 900 MPa:n laadussa on se, että voimakkaasta venymän paikallistumisesta ja yli
60 % maksimivenymästä huolimatta varsinaista murtumaa ei päässyt syntymään. Toki pinnanlaatu ei
suurilla venymillä ollut enää paras mahdollinen ja osissa näytteissä havaittiin kuroumajuovia. 1100
MPa:n teräksellä taas murtumia syntyi osiin näytteistä jo 20 % venymillä tasaisemmasta
venymäjakaumasta huolimatta. Materiaalitoimittajan ohjeelliset minimisärmäyssäteet ovat 900 MPa
laadulle 3t ja 1100 MPa laadulle 3,5t. Kuten nähdään, samaan minimisärmäyssäteeseen voidaan
päästä hyvin erilaisilla muovattavuusominaisuuksilla. 900 MPa:n teräksellä on heikko globaali
muovattavuus (global formability), mikä aiheuttaa venymän paikallistumista, mutta parempi
paikallinen muovattavuus (local formability), mikä vähentää murtumisherkkyyttä suurilla paikallisilla
venymillä. 1100 MPa:n teräksellä taas on juuri toisin päin. Jotta materiaalin käyttäytymistä
särmäyksessä voitaisiin ennustaa, täytyy siitä tuntea sekä paikallinen että globaali muovautuvuus.
Kuva 5. a) Voiman ja b) maksimivenymän kehitys särmäyskulman suhteen. Rp = 12 mm, t = 6 mm, W
= 110 mm. Pitkittäin (RD) ja poikittain (TD).
Kuvassa 3 on sivukuvia 12 mm säteisellä painimella pitkittäin särmätyistä 6 mm levyistä 90°
kulmassa. Kuvassa 4 taas on venymäjakaumia samoista testeistä 30°, 60° ja 90° kulmissa. Jakaumat
on otettu kuvan 1c mukaisesta B-kohdasta. Kuvassa 5 on esitetty voiman ja venymän maksimin
kehittyminen särmäyskulman funktiona. Maksimivenymällä tarkoitetaan tässä kuvan 1c mukaisten
A, B ja C -kohtien venymäjakaumien huippuarvojen keskiarvoa kullakin hetkellä. Näistä kuvista
nähdään kuinka 900 MPa:n teräksen venymä alkaa paikallistumaan voimakkaasti keskelle 30°
jälkeen, mikä johtaa särmän sisäsäteen pienemiseen painimen sädettä pienemmäksi. Tämä
aiheuttaa silminnähtävän raon painimen ja levyn väliin. 700 ja 1100 MPa teräksillä jakaumat ovat
selkeästi tasaisempia eikä samanlaista rakoa pääse syntymään kuin 900 MPa:n teräksellä.
Mielenkiintoista tässä 900 MPa:n laadussa on se, että voimakkaasta venymän paikallistumisesta ja yli
60 % maksimivenymästä huolimatta varsinaista murtumaa ei päässyt syntymään. Toki pinnanlaatu ei
suurilla venymillä ollut enää paras mahdollinen ja osissa näytteissä havaittiin kuroumajuovia. 1100
MPa:n teräksellä taas murtumia syntyi osiin näytteistä jo 20 % venymillä tasaisemmasta
venymäjakaumasta huolimatta. Materiaalitoimittajan ohjeelliset minimisärmäyssäteet ovat 900 MPa
laadulle 3t ja 1100 MPa laadulle 3,5t. Kuten nähdään, samaan minimisärmäyssäteeseen voidaan
päästä hyvin erilaisilla muovattavuusominaisuuksilla. 900 MPa:n teräksellä on heikko globaali
muovattavuus (global formability), mikä aiheuttaa venymän paikallistumista, mutta parempi
paikallinen muovattavuus (local formability), mikä vähentää murtumisherkkyyttä suurilla paikallisilla
venymillä. 1100 MPa:n teräksellä taas on juuri toisin päin. Jotta materiaalin käyttäytymistä
särmäyksessä voitaisiin ennustaa, täytyy siitä tuntea sekä paikallinen että globaali muovautuvuus.
KUVA 5. a) Voiman ja b) maksimivenymän kehitys särmäyskulman suhteen. Rp = 12 mm, t = 6 mm, W = 110 mm. Pitkittäin (RD) ja poikittain (TD).
van levyn muodonmuutoksia. Halkeilun ehkäisemiseksi on
havaittu parhaaksi suorittaa koe lyhyen ajan (n. tunnin) sisällä
maalauksesta, jotta maali ei pääse kuivumaan liiaksi.
Diplomityössä testattavana oli kuumavalssattuja 700,
900 ja 1100 MPa:n lujuusluokan teräksiä. Kutakin materiaalia
testattiin 4, 6 ja 8 mm paksuisina levyinä pitkittäin
ja poikittain valssaussuuntaan nähden. Näytteiden leveys
(särmän pituus) oli 80 – 100 mm. Särmäysgeometrian
vaikutusten arvioimiseksi kokeita tehtiin painimen säteillä
Rp = 1t, 2t ja 4t, missä t on levynpaksuus, sekä alatyökalun
leveyksillä W = 70, 90 ja 110 mm. Myös särmäysnopeuden
(painimen vertikaalinen nopeus) vaikutusta testattiin nopeuksilla
1 mm/s ja 10 mm/s.
Materiaalin vaikutus: Paikallinen ja globaali
muovautuvuus
Kuvassa 3 on sivukuvia 12 mm säteisellä painimella pitkittäin
särmätyistä 6 mm levyistä 90° kulmassa. Kuvassa 4
taas on venymäjakaumia samoista testeistä 30°, 60° ja 90°
kulmissa. Jakaumat on otettu kuvan 1c mukaisesta B-kohdasta.
Kuvassa 5 on esitetty voiman ja venymän maksimin
kehittyminen särmäyskulman funktiona. Maksimivenymällä
tarkoitetaan tässä kuvan 1c mukaisten A, B ja C -kohtien
venymäjakaumien huippuarvojen keskiarvoa kullakin hetkellä.
Näistä kuvista nähdään kuinka 900 MPa:n teräksen
venymä alkaa paikallistumaan voimakkaasti keskelle 30°
jälkeen, mikä johtaa särmän sisäsäteen pienemiseen painimen
sädettä pienemmäksi. Tämä aiheuttaa silminnähtävän
raon painimen ja levyn väliin. 700 ja 1100 MPa teräksillä
jakaumat ovat selkeästi tasaisempia eikä samanlaista rakoa
pääse syntymään kuin 900 MPa:n teräksellä. Mielenkiintoista
tässä 900 MPa:n laadussa on se, että voimakkaasta
venymän paikallistumisesta ja yli 60 % maksimivenymästä
huolimatta varsinaista murtumaa ei päässyt syntymään.
Toki pinnanlaatu ei suurilla venymillä ollut enää paras mahdollinen
ja osissa näytteissä havaittiin kuroumajuovia. 1100
MPa:n teräksellä taas murtumia syntyi osiin näytteistä jo 20
% venymillä tasaisemmasta venymäjakaumasta huolimatta.
Materiaalitoimittajan ohjeelliset minimisärmäyssäteet
ovat 900 MPa laadulle 3t ja 1100 MPa laadulle 3,5t. Kuten
nähdään, samaan minimisärmäyssäteeseen voidaan päästä
hyvin erilaisilla muovattavuusominaisuuksilla. 900 MPa:n
teräksellä on heikko globaali muovattavuus (global formability),
mikä aiheuttaa venymän paikallistumista, mutta parempi
paikallinen muovattavuus (local formability), mikä
vähentää murtumisherkkyyttä suurilla paikallisilla venymillä.
1100 MPa:n teräksellä taas on juuri toisin päin. Jotta
materiaalin käyttäytymistä särmäyksessä voitaisiin ennustaa,
täytyy siitä tuntea sekä paikallinen että globaali muovautuvuus.
Muiden tekijöiden vaikutukset
Valssaussuunnan merkitys särmäykseen havaittiin hyvin
materiaalikohtaiseksi. Kuvasta 5 voi vertailla valssaussuun-
www.ohutlevy.com OHUTLEVY 1/2021 • 17
>
/www.ohutlevy.com
