1.7 Formbarhet

God formbarhet kan antingen betyda att materialet tål stor plastisk deformation utan att brista, eller att det lätt kan deformeras, det vill säga med liten energiförbrukning, se Figur 31.

God formbarhet enligt det första fallet är liktydigt med hög duktilitet, medan det i det andra fallet är fråga om lågt deformationsmotstånd.

Man använder begreppet formbarhet både vid varm och kall deformation. I fortsättningen tas endast det senare upp. Aktuella bearbetningsformer är valsning, dragning, bockning, pressning och stukning.

I samband med pressning av plåt, i synnerhet tunnplåt, talar man om r-värden och n-värden. Båda värdena beräknas ur resultaten från dragprovning enligt vissa formler. r-värdet är ett mått på plåtens anisotropi (texturbetingad) och definieras som förhållandet mellan bredd- och tjocklekstöjning vid dragprovning. Det finns ett starkt samband mellan materialets r-värde och dess dragpressbarhet. r-värdet bör vara högt, normalt cirka 1,8.

n-värdet kallas också deformationshårdnandeexponenten och är ett mått på materialets förmåga att deformationshårdna. Högre värden på n ger större deformationshårdnande och bättre sträckpressbarhet genom att sprida töjningen till närliggande områden. Normala n-värden är 0,15-0,25. Kombinationen av sträckpressbarhet och dragpressbarhet ger plåtens formbarhet.

Det finns ett flertal metoder, varav några ska nämnas här.

Det enklaste är att mäta förlängningen, A, vid dragprovning. Det ger en viss uppfattning om formbarheten.

Ett vanligt prov, som kan användas för plåt, band, stång och tråd är bockprovet. Provstycket bockas vid rumstemperatur med måttlig hastighet. I Figur 32 visas några olika fall. Bockningsvinkeln och inre bockningsradien föreskrivs av respektive materialstandard eller ges efter överenskommelse med kunden.

Vid parallellstyrd bockning trycker man ned provstycket till föreskriven vinkel. De övriga skisserna beskriver alternativa metoder för bockprovet. Vid fri bockning måste man först bocka enligt parallellstyrd bockning och då med större vinkel (α) än 90º och sedan pressa ihop enligt skissen, antingen med viss inre radie eller också med skarpt veck. Om brott uppstår eller sprickor och andra fel bildas så underkänns provet, annars godkänns det.

Ett prov för sträckpressbarheten hos plåt är Erichsen-provet. Plåtprovet smörjs in och kläms fast mellan de båda hålförsedda hållarna. Därefter pressas en kulformad dorn mot provet tills det börjar brista. Det uppmätta intrycksdjupet i mm är resultatet, ju större desto bättre pressbarhet.

De flesta ämnen, som förekommer i stål, försämrar formbarheten. Särskilt stor verkan har C, Si och S.

Särskilda stål har tagits fram efter marknadens önskemål om att bockningsoperationer ska kunna göras i kallt tillstånd och med snäva bockningsradier. Det vanliga förr var att bockningenutfördes i varmt tillstånd.

En viktig orsak till förbättrad bockbarhet är lägre S-halt och en desoxidation, som ger globulära sulfider, som inte fungerar som sprickanvisningar. Även en låg Mn-halt förbättrar sulfidformen.

För att tillmötesgå ökade krav på högre hållfasthet har stål, som mikrolegerats med Nb, tagits fram och ännu längre når man med Ti eller V. Därigenom täcker man min. sträckgränsområdet från 220 MPa till 690 MPa. De högre hållfastheterna har inneburit att man kunnat använda tunnare plåt och fått lättare konstruktioner.

Vid tillverkning av tunnplåt för pressning inträffar ett åldringsfenomen, som försämrar pressbarheten redan efter några veckor. Fritt C och N anses vara orsaken och genom att hålla låga halter av dessa samt binda dem med Ti eller Nb, får man ett åldringsstabilt stål, som dessutom har höga r- och n-värden.

Refosstål är ett höghållfast presstål, min R_e 220–300 MPa, som fått sin hållfasthetsförstärkning genom en tillsats av upp till 0,1 % P. Detta har endast obetydligt försämrat pressbarheten.

Ännu högre sträckgränser, upp till min 800 MPa, kan nås med så kallat tvåfasstål, men på bekostnad av pressbarheten.