Rajamuovattavuustutkimus kuumavalssatulle teräkselle Optim 650 MC

Abstract

Opinnäytetyön aiheena oli suorittaa rajamuovattavuustutkimus Rautaruukin kuuma-valssatulle teräkselle Optim 650 MC (3 mm). Tutkimuksessa suoritettiin Nakajima-testi, Erichsenin kupinvenytyskoe sekä reiänlaajennustesti Kemi-Tornion ammatti-korkeakoulun rikkovan aineenkoetuksen laboratoriossa. Tuloksia verrattiin Optim 700 MC Plus -teräksen (3 mm) tuloksiin.

Rajamuovattavuustutkimuksen lisäksi työssä tehtiin kirjallisuusselvitys teräksen muokkaamisesta ja muovausominaisuuksista. Työssä selvitettiin tärkeimpiä testaus-menetelmiä muovaustutkimuksessa sekä muovaustutkimuksen hyötyjä. Työssä tehtiin myös selvitys hyviä muovausominaisuuksia vaativista käyttökohteista sekä mah-dollisista uusista sovellusmahdollisuuksista.

Työ aloitettiin teorian opiskelulla sekä kirjallisuusselvityksillä. Aiheen vähäinen tun-temus aiheutti alussa ongelmia. Hyvät työohjeet sekä selkeät standardit muovatta-vuuskokeille helpottivat kokeellisen osan suorittamista. Kaikki testit suoritettiin Erichsenin 145–60 muovattavuustutkimuslaitteistolla ja Nakajima-testissä käytettiin lisäksi GOM:n optista venymämittauslaitteistoa sekä ARAMIS-sovellusta raja-muovattavuuskäyrän määrittämiseen.

Testit onnistuivat kauttaaltaan hyvin, ainoastaan reiänlaajennustestissä jouduttiin poikkeamaan hiukan standardista osan rikkoutumisen vuoksi, mutta testi ehdittiin uusimaan vielä standardin mukaisesti. Myös Nakajima-testissä oli yhden näytesarjan kanssa pieniä ongelmia näytteiden tunnistamisen suhteen. Tuloksien perusteella Op-tim 650 MC:n muovausominaisuudet ovat lähes samaa luokkaa kuin Optim 700 MC Plussallakin tai jopa vähän paremmat. Koska reiänlaajennussuhde on näinkin paljon parempi, voidaan todeta, että Optim 650 MC:lle löytyisi muitakin käyttökohteita, kuin ne missä sitä nykyään käytetään. Toisaalta myös Optim 700 MC Plussaa voidaan tarjota vaihtoehtoisesti Optim 650 MC:n tilalle, koska muovattavuusominaisuudet ovat näinkin lähellä toisiaan ja lujuutta on vielä hiukan enemmän. Muovattavuus-testeistä on näin ollen merkittävää hyötyä, jotta osataan tarjota asiakkaille oikeanlaista materiaalia tarpeen mukaan.

The subject of this thesis was to perform edge formability research for Rautaruukki’s hot-rolled steel Optim 650 MC (3 mm). The following tests were carried out in the research Nakajima test, Erichsen cupping test and hole expanding test. The tests were carried out in the Material Testing Laboratory of Kemi-Tornio University of Applied sciences. The test results were compared to Rautaruukki’s hot-rolled steel Optim 700 MC Plus (3 mm) results.

In addition to the edge formability research a literature survey was made of steel forming and steel forming properties. The most important testing procedures in the formability study and the benefits of the formability study were also clarified in the theory part. In addition in the thesis it was also found out where these steels possess-ing good forming properties are used and their possible new applications.

The work was started by studying theory and literature surveys. In the beginning the low knowledge of the subject caused problems. Good working instructions and the clear standards of formability tests simplified the making of experimental part. All tests were carried out with the Erichsen 145-60 sheet metal testing machine and with the Nakajima test were also used the GOM optical stretch measurement system and ARAMIS software to define forming limit curve (FLC).

Tests succeeded throughout, only in the hole expanding test one had to deviate slightly from the standard because a part broke on the testing machine, but luckily there was time to renew the test according to the standard. The Nakajima test also showed small problems in recognizing samples of one sample series. Based on the results the forming properties of Optim 650 MC are almost in same category as Op-tim 700 MC Plus or even a little better. The hole expansion ratio was clearly remark-ably better on Optim 650 MC, so you can state that there would surely be other ap-plications to be utilized nowadays. On the other hand Optim 700 MC Plus can also be offered to replace Optim 650 MC, because forming properties are so close to each other and there is even more strength on Optim 700 MC Plus. So remarkable benefit is gained from formability tests, in order to offer right material to customers to meet their need.