鎳鍍層金屬薄板沖壓成形的失效分析

李斌 孫剛 徐麗麗

摘 要：冷軋薄板是指以熱軋帶鋼或鋼板為原料，在常溫下經冷軋機軋制成的薄板產品，具有表面光潔、平整、尺寸精度高等優點。冷軋薄板包括鍍鋅板、不銹鋼板、鍍錫板、鍍鋁板、彩涂板等。目前在中國，冷軋薄板制金屬制品主要應用于建材、輕工、家電、汽車等行業，而冷軋薄板在建材行業的使用則主要集中在鋼結構建筑領域。本文對金屬薄板冷軋技術進行總結。

中關鍵詞：金屬薄板；冷軋；應用

中圖分類號：O434文獻標識碼： A

焊接加工是一種常見的金屬間原子結合的連接方法，是現有工程建設中不可或缺的連接技術。如何控制焊接應力、變形到最小及熱影響面積是薄板焊接中最關鍵的環節?？刂拼竺娣e薄板焊接工程的焊接變形不能單一行事，而應綜合治理。我們知道，焊接工程中的變形與焊后應力是并存的，兩者之間的有著緊密聯系。根據先前試驗，變形與殘余應力它們同時存在于同一焊件，相輔相成而又相互制約，為了很好地控制其變形與殘余應力大小，我們進行了大量的試驗與研究，以下以煤氣柜地板為例闡述一些控制薄板焊接工程中控制焊接變形的有效方法。

1 薄板帶鋼冷軋制工藝設計

板帶鋼軋制制度主要包括壓下制度、速度制度、溫度制度、張力制度及輥型制度等。壓下制度必然影響到速度制度、溫度制度和張力制度，而壓下制度與張力制度決定著板帶軋制時的輥縫大小和形狀。板帶鋼軋制制度的確定要求達到優質、高產、低消耗的目的。因此，合理地軋制規程設計應該滿足下列原則和要求：（1）在設備能力允許的條件下盡量提高產量；（2）在保證操作穩定方便的條件下提高質量；（3）應保證板帶材組織性能和表面質量。

道次壓下量的問題，這次實際軋制中的壓下量與我們設計的不符合，總的來說理論壓下量過大，軋機不能咬入，所以我們采取“少壓下，多道次”的壓下方法。由于是把4mm的鋼板最終軋制到1.8mm，這板最后會很長，所以在軋制過程中一定要保證軋輥兩邊壓下量一樣，稍微一偏差都可能導致軋板產生單邊浪。由于軋輥的磨損、彈性彎曲等因素，使軋輥呈凹形，從而影響輥縫，使軋板在軋制過程中出現不平直的板形，所以當發現板形彎曲時可升高軋輥，改變軋板位置后，重新軋制。軋制速度的控制，當最后幾個道次的軋制時，由于輥縫值較小，輥跳的影響，軋制速度過快容易導致鋼板跳動嚴重，所以在最后幾個道次時咬入階段降低軋制速度，當看到鋼板保持平直時，適當增加軋制速度。

2 薄板帶鋼冷軋的應用

在鋼結構建筑領域，冷軋薄板制金屬制品主要應用于輕鋼結構建筑。目前，中國的輕鋼結構住宅主要有三類，輕鋼結構承重墻體系低層住宅（3層以下）、型鋼框架結構低層住宅（6層以下）和鋼框架支撐、鋼框架混凝土筒體高層住宅。在輕鋼結構建筑中用量較大的冷軋薄板制金屬制品為壓型鋼板和鋼結構建筑的屋頂墻面。

2.1 壓型鋼板的應用

壓型鋼板是采用鍍鋅鋼板經輥壓冷彎成型，其截面成V型、U型、梯形或類似這幾種形狀的波形，主要作為永久性模板應用在樓板結構中。壓型鋼板作為輕鋼結構建筑的樓承板，具有單位重量輕、強度高、抗震性能好、施工快速、外形美觀等優點，能較好的適應主體鋼結構快速施工的要求，能夠在短時間內提供堅定的作業平臺，并可采用多個樓層鋪設壓型鋼板，分層澆筑混凝土板的流水施工。

壓型鋼板主要應用于電廠、電力設備公司、汽車展廳、鋼結構廠房、水泥庫房、鋼結構辦公室、機場候機樓、火車站、體育場館、音樂廳、大劇院、大型超市、物流中心、奧運場館體育場館等鋼結構建筑。

2.2 屋頂墻面應用薄鋼板

屋頂墻面是采用彩色涂層鋼板（彩色涂層鋼板是以冷軋鋼板和鍍鋅鋼板為基板，經過表面預處理，以連續的方法涂上涂料，經過烘烤和冷卻而制成的產品），經輥壓冷彎成各種波型的壓型板，適用于工業與民用建筑、倉庫、特種建筑、大跨度鋼結構房屋的屋面、墻面以及內外墻裝飾等。使用鍍鋅鋼板為基板的彩色涂層鋼板，除有鋅保護外，鋅層上的有機涂層起了覆蓋隔離作用，可防止鋼板生銹，使用壽命比鍍鋅鋼板更長。彩色涂層鋼板具有輕質、美觀和良好的防腐蝕性能，又可直接加工，起到了高效施工、節約能源、防止污染等良好效果。由于輕鋼結構建筑具有：完全工業化作業、節約用水、施工速度快；所用材料均為環保型材料，可回收再利用，不產生建筑垃圾，減輕環境壓力；抗震性能好等優點。尤其是輕鋼結構建筑屬于節能環保的綠色建筑，符合可持續健康發展的要求，使輕鋼結構建筑在建筑領域的應用逐漸加大。隨著輕鋼結構建筑的廣泛使用，使在輕鋼結構建筑中使用量最大的壓型鋼板和屋頂墻面的產品隨之也將保持20%的增長率穩步發展。

3．熱軋薄板的試驗及分析

我們選擇兩種種產品SPHC、SPHE 2 個鋼種來作為樣品分析，同時用其他正常生產的部分品種進行對比試驗。初步分析認為, 沖壓開裂的主要原因是材料塑性不夠, 薄板不均勻的原因是材料的平面各向異性。分析失效試樣的化學成分、夾雜、金相組織, 并無異常, 而且失效試樣的力學性能無法檢測, 為此本試驗采用隨機抽取的熱軋厚板SPHC、SPHE 各3 卷進行分析。

3.1化學成分

首先我們抽出幾組數據，其中SPHC 成分較穩定, 但硫含量控制與先進企業相比, 差距較明顯, 對板卷的性能不利。SPHE 成分波動較大, 特別是碳的波動太大, 對軋制工藝控制和板2.2力學性能

我們抽出了幾組數據中屈服強度不明顯時用比例屈服強度表示?？梢? SPHC、SPHE 熱軋卷力學性能總體比較穩定, 有的試樣在同一部位上的三個方向的抗拉強度和屈服強度存在一定差異, 平面各向異性明顯,鋼板的成型性能差, 對沖壓性能有不利影響。

3.2熱軋薄板的織構

對于我們抽出的數據中，將對其厚度處進行織構分析,得出熱軋板的織構比較復雜, 正常的織構都比較弱, 同時在整個厚度方向織構不一致,這是由于熱軋板織構受成分、溫度、變形量、潤滑條件等多方面因素影響。從而導致板卷產生較大的平面各向異性。因此, 成分相近、金相組織相同的鋼卷沖壓時會出現不同的結果, 用常規的分析方法很難解釋該現象, 用織構分析方法卻能較好地發現問題。

4熱軋工藝對鋼板成型性能的影響

4.1潤滑軋制的影響

鋼板在兩相區軋制時, 表面剪切織構會隨著鐵素體所占比例的增大而增強, 說明熱軋鋼板表面剪切織構主要是由軋制時的鐵素體剪切變形造成的。鐵素體在剪切狀態下軋制時其主要織構組分為織構。由于織構對鋼板成型性能極為不利, 所以潤滑軋制降低了不利織構組分, 增強了其中的有利織構, 對提高成型性能具有改善作用。另一方面, 潤滑軋制減輕了鋼板表面的剪切變形, 降低了表面的剪應力, 避免了表面剪切帶的產生。這樣使鋼板表面和中部的變形量差異減少, 使得在變形后的再結晶過程中, 鋼板厚度方向晶粒的再結晶驅動力相差不大, 這就使再結晶后的晶粒組織均勻, 避免了混晶組織出現?；炀ЫM織也是造成熱軋薄板開裂的一個原因, 所以潤滑軋制可通過提高組織均勻性來提高鋼板的成型性能。

4.2屈服強度、抗拉強度和屈強比對鋼板成型性能的影響

深沖過程中, 板料經受以壓縮為主的變形,板料的屈服強度小, 則變形區所受切向力較小,板料的起皺趨勢小, 對提高極限變形程度有利。板料的抗拉強度越高, 沖壓時板料所能承受的應力也越高, 因而也就越不容易發生斷裂, 即成型性好。所以對于熱軋沖壓薄板, 除了要求具有足夠的強度外, 主要是希望易于成型而不易失效,降低它的屈強比。

5.結論

在我們進行分析抽樣的過程中，我們了解到了它的數據變化以及化學成分等，通過分析我們對它的借給還較為的滿意，對于熱軋薄板的材料，我們需要對那些有明顯開裂的進行沖壓，進行降低，必須保證表層產生適當的溫度，這樣才能更加適合熱軋薄板的成材率，我們通過對材料各方面及變形能力的測試，綜合各方面考慮，在熱軋薄板的生產中，我們需要采用較高的終軋溫度與較高的卷取溫度，這樣才是最適合生產的。隨著科學技術的，熱軋薄板的性能也越來越被人們重視，所以我們必須有效的加以利用，這樣既保證了成材率，還產生了經濟效益。

參考文獻

[1]鄧明，李慶.不銹鋼板成形分析及防止拉深缺陷的對策[J].鍛壓技術，2006.

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[3]鄧明，李慶.不銹鋼板成形分析及防止拉深缺陷的對策[J].鍛壓技術，2006.