镍镀层金属薄板冲压成形的失效分析

李斌 孙刚 徐丽丽

摘 要：冷轧薄板是指以热轧带钢或钢板为原料，在常温下经冷轧机轧制成的薄板产品，具有表面光洁、平整、尺寸精度高等优点。冷轧薄板包括镀锌板、不锈钢板、镀锡板、镀铝板、彩涂板等。目前在中国，冷轧薄板制金属制品主要应用于建材、轻工、家电、汽车等行业，而冷轧薄板在建材行业的使用则主要集中在钢结构建筑领域。本文对金属薄板冷轧技术进行总结。

中关键词：金属薄板；冷轧；应用

中图分类号：O434文献标识码： A

焊接加工是一种常见的金属间原子结合的连接方法，是现有工程建设中不可或缺的连接技术。如何控制焊接应力、变形到最小及热影响面积是薄板焊接中最关键的环节。控制大面积薄板焊接工程的焊接变形不能单一行事，而应综合治理。我们知道，焊接工程中的变形与焊后应力是并存的，两者之间的有着紧密联系。根据先前试验，变形与残余应力它们同时存在于同一焊件，相辅相成而又相互制约，为了很好地控制其变形与残余应力大小，我们进行了大量的试验与研究，以下以煤气柜地板为例阐述一些控制薄板焊接工程中控制焊接变形的有效方法。

1 薄板带钢冷轧制工艺设计

板带钢轧制制度主要包括压下制度、速度制度、温度制度、张力制度及辊型制度等。压下制度必然影响到速度制度、温度制度和张力制度，而压下制度与张力制度决定着板带轧制时的辊缝大小和形状。板带钢轧制制度的确定要求达到优质、高产、低消耗的目的。因此，合理地轧制规程设计应该满足下列原则和要求：（1）在设备能力允许的条件下尽量提高产量；（2）在保证操作稳定方便的条件下提高质量；（3）应保证板带材组织性能和表面质量。

道次压下量的问题，这次实际轧制中的压下量与我们设计的不符合，总的来说理论压下量过大，轧机不能咬入，所以我们采取“少压下，多道次”的压下方法。由于是把4mm的钢板最终轧制到1.8mm，这板最后会很长，所以在轧制过程中一定要保证轧辊两边压下量一样，稍微一偏差都可能导致轧板产生单边浪。由于轧辊的磨损、弹性弯曲等因素，使轧辊呈凹形，从而影响辊缝，使轧板在轧制过程中出现不平直的板形，所以当发现板形弯曲时可升高轧辊，改变轧板位置后，重新轧制。轧制速度的控制，当最后几个道次的轧制时，由于辊缝值较小，辊跳的影响，轧制速度过快容易导致钢板跳动严重，所以在最后几个道次时咬入阶段降低轧制速度，当看到钢板保持平直时，适当增加轧制速度。

2 薄板带钢冷轧的应用

在钢结构建筑领域，冷轧薄板制金属制品主要应用于轻钢结构建筑。目前，中国的轻钢结构住宅主要有三类，轻钢结构承重墙体系低层住宅（3层以下）、型钢框架结构低层住宅（6层以下）和钢框架支撑、钢框架混凝土筒体高层住宅。在轻钢结构建筑中用量较大的冷轧薄板制金属制品为压型钢板和钢结构建筑的屋顶墙面。

2.1 压型钢板的应用

压型钢板是采用镀锌钢板经辊压冷弯成型，其截面成V型、U型、梯形或类似这几种形状的波形，主要作为永久性模板应用在楼板结构中。压型钢板作为轻钢结构建筑的楼承板，具有单位重量轻、强度高、抗震性能好、施工快速、外形美观等优点，能较好的适应主体钢结构快速施工的要求，能够在短时间内提供坚定的作业平台，并可采用多个楼层铺设压型钢板，分层浇筑混凝土板的流水施工。

压型钢板主要应用于电厂、电力设备公司、汽车展厅、钢结构厂房、水泥库房、钢结构办公室、机场候机楼、火车站、体育场馆、音乐厅、大剧院、大型超市、物流中心、奥运场馆体育场馆等钢结构建筑。

2.2 屋顶墙面应用薄钢板

屋顶墙面是采用彩色涂层钢板（彩色涂层钢板是以冷轧钢板和镀锌钢板为基板，经过表面预处理，以连续的方法涂上涂料，经过烘烤和冷却而制成的产品），经辊压冷弯成各种波型的压型板，适用于工业与民用建筑、仓库、特种建筑、大跨度钢结构房屋的屋面、墙面以及内外墙装饰等。使用镀锌钢板为基板的彩色涂层钢板，除有锌保护外，锌层上的有机涂层起了覆盖隔离作用，可防止钢板生锈，使用寿命比镀锌钢板更长。彩色涂层钢板具有轻质、美观和良好的防腐蚀性能，又可直接加工，起到了高效施工、节约能源、防止污染等良好效果。由于轻钢结构建筑具有：完全工业化作业、节约用水、施工速度快；所用材料均为环保型材料，可回收再利用，不产生建筑垃圾，减轻环境压力；抗震性能好等优点。尤其是轻钢结构建筑属于节能环保的绿色建筑，符合可持续健康发展的要求，使轻钢结构建筑在建筑领域的应用逐渐加大。随着轻钢结构建筑的广泛使用，使在轻钢结构建筑中使用量最大的压型钢板和屋顶墙面的产品随之也将保持20%的增长率稳步发展。

3．热轧薄板的试验及分析

我们选择两种种产品SPHC、SPHE 2 个钢种来作为样品分析，同时用其他正常生产的部分品种进行对比试验。初步分析认为, 冲压开裂的主要原因是材料塑性不够, 薄板不均匀的原因是材料的平面各向异性。分析失效试样的化学成分、夹杂、金相组织, 并无异常, 而且失效试样的力学性能无法检测, 为此本试验采用随机抽取的热轧厚板SPHC、SPHE 各3 卷进行分析。

3.1化学成分

首先我们抽出几组数据，其中SPHC 成分较稳定, 但硫含量控制与先进企业相比, 差距较明显, 对板卷的性能不利。SPHE 成分波动较大, 特别是碳的波动太大, 对轧制工艺控制和板2.2力学性能

我们抽出了几组数据中屈服强度不明显时用比例屈服强度表示。可见, SPHC、SPHE 热轧卷力学性能总体比较稳定, 有的试样在同一部位上的三个方向的抗拉强度和屈服强度存在一定差异, 平面各向异性明显,钢板的成型性能差, 对冲压性能有不利影响。

3.2热轧薄板的织构

对于我们抽出的数据中，将对其厚度处进行织构分析,得出热轧板的织构比较复杂, 正常的织构都比较弱, 同时在整个厚度方向织构不一致,这是由于热轧板织构受成分、温度、变形量、润滑条件等多方面因素影响。从而导致板卷产生较大的平面各向异性。因此, 成分相近、金相组织相同的钢卷冲压时会出现不同的结果, 用常规的分析方法很难解释该现象, 用织构分析方法却能较好地发现问题。

4热轧工艺对钢板成型性能的影响

4.1润滑轧制的影响

钢板在两相区轧制时, 表面剪切织构会随着铁素体所占比例的增大而增强, 说明热轧钢板表面剪切织构主要是由轧制时的铁素体剪切变形造成的。铁素体在剪切状态下轧制时其主要织构组分为织构。由于织构对钢板成型性能极为不利, 所以润滑轧制降低了不利织构组分, 增强了其中的有利织构, 对提高成型性能具有改善作用。另一方面, 润滑轧制减轻了钢板表面的剪切变形, 降低了表面的剪应力, 避免了表面剪切带的产生。这样使钢板表面和中部的变形量差异减少, 使得在变形后的再结晶过程中, 钢板厚度方向晶粒的再结晶驱动力相差不大, 这就使再结晶后的晶粒组织均匀, 避免了混晶组织出现。混晶组织也是造成热轧薄板开裂的一个原因, 所以润滑轧制可通过提高组织均匀性来提高钢板的成型性能。

4.2屈服强度、抗拉强度和屈强比对钢板成型性能的影响

深冲过程中, 板料经受以压缩为主的变形,板料的屈服强度小, 则变形区所受切向力较小,板料的起皱趋势小, 对提高极限变形程度有利。板料的抗拉强度越高, 冲压时板料所能承受的应力也越高, 因而也就越不容易发生断裂, 即成型性好。所以对于热轧冲压薄板, 除了要求具有足够的强度外, 主要是希望易于成型而不易失效,降低它的屈强比。

5.结论

在我们进行分析抽样的过程中，我们了解到了它的数据变化以及化学成分等，通过分析我们对它的借给还较为的满意，对于热轧薄板的材料，我们需要对那些有明显开裂的进行冲压，进行降低，必须保证表层产生适当的温度，这样才能更加适合热轧薄板的成材率，我们通过对材料各方面及变形能力的测试，综合各方面考虑，在热轧薄板的生产中，我们需要采用较高的终轧温度与较高的卷取温度，这样才是最适合生产的。随着科学技术的，热轧薄板的性能也越来越被人们重视，所以我们必须有效的加以利用，这样既保证了成材率，还产生了经济效益。

参考文献

[1]邓明，李庆.不锈钢板成形分析及防止拉深缺陷的对策[J].锻压技术，2006.

[2]李冰，张士宏，胡林，等.压型板辊弯成型过程数值模拟[J].钢铁，2004.

[3]邓明，李庆.不锈钢板成形分析及防止拉深缺陷的对策[J].锻压技术，2006.