Tutkimus kuumavalssattujen 355 ja 420 MPa lujuusluokan terästen leikatun reunan pinnanlaadusta ja sen vaikutuksesta reiänlaajennuskykyyn

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tutkittiin kuumavalssattujen 355 ja 420 MPa lujuusluokan terästen leikatun reunan pinnanlaatua ja sen vaikutusta venytyssärmättävyyteen. Ruukki Metals Oy on kehittänyt uusia teräksiä, joiden reiänlaajennuskyky on alusta-vissa testauksissa osoittautunut selvästi aiempaa paremmaksi. Tässä työssä pyrittiin hakemaan syitä tälle. Tavoitteena oli selvittää, onko reiänlaajennustestin tuloksilla korrelaatiota mekaanisesti leikatun reunan pinnanlaatuun ja vaikuttaako leikkausvälys leikkausreunan pinnanlaatuun.

Teoriaosuudessa tehtiin selvitys yleisesti metallien muovauksesta ja teräksen muo-vattavuusominaisuuksista. Työssä selvitettiin myös venytyssärmäyksen ja reiänlaa-jennuskyvyn termejä ja tärkeimpiä reiänlaajennuskyvyn testausmenetelmiä. Lisäksi esitellään leikkaus- ja lävistysprosessit, leikkausreunan rakenne, leikkausvälys sekä näiden vaikutus leikkausreunan laatuun.

Työ aloitettiin leikkaamalla näytelevyjä välyksiä vaihtelemalla. Näytelevyille tehtiin KWI-reiänlaajennustestit, mikrorakennekuvaukset valomikroskoopilla, kovuusmitta-ukset mikrokovuusmittarilla ja pinnankarheusmittaukset laserprofilometrillä.

Tulosten perusteella selitys koeteräs 355 ja 420:n ISO–reiänlaajennustesteissä havai-tulle verrokkiteräksiä huomattavasti paremmille reiänlaajennussuhteille löytyi julkai-suista, joissa käsitellään reiänlaajennustestien välisiä eroja. Eroja kuitenkin löytyi myös leikkausreunan rakenteesta, etenkin kiillottuneen alueen koosta. Myös koete-rästen alhaisempi lujittuminen voi olla yksi tekijä, kun tarkastellaan eroja koeterästen ja verrokkiterästen välillä. Pinnankarheuden vaikutus ei vastannut teoriaa, mutta ha-jonnan ja pinnankarheuksien absoluuttisen pienuuden takia karheudet olivat käytän-nössä hyvin lähellä toisiaan. Mikrorakennetutkimuksista ei ilmennyt merkittävää eroa koemateriaalien välillä.

The subject of thesis was to investigate hot-rolled 355 and 420 MPa strength steel’s sheared edge quality and how it effects on stretch flangeability. Ruukki Metals Oy has developed new steels whose hole expansion ratio is clearly improved. The aim of this thesis was to find reasons for improvements, investigate did results of hole ex-pansion tests correlate with sheared edge quality and did the cutting clearance have effect on the sheared edge quality.

The theory part includes basics for steel forming and steel forming properties. Also terms of stretch flangeability and hole expansion ratio and the most important testing methods for hole expansion are explained. Moreover, one very important subject is study of cutting process, structure of sheared edge and cutting clearance and also how these things effect on sheared edge quality.

The work was started by cutting samples with different cutting clearance. When samples were ready microstructure investigations with optical microscopy, hardness tests and surface roughness tests were carried out.

The tests for the test materials were carried out successfully. Based on the results for considerably better hole expansion ratio of test steels 355 and 420 are found from the theory related to the differences between the hole expansion tests. Also differences were found in the sheared edge, especially in the size of sheared surface. Also lower hardening of the test steels 355 and 420 could be one factor when observing differ-ences between test steels 355 and 420 and parable steels. The roughness parameters gave results which disprove the theory, but taking into account the dispersion be-tween the results and minor unit of roughness parameters, in practice the results are very close to each other. The microstructure investigations did not show any signifi-cant difference between the test materials.