摘 要 介紹了冷軋薄板的主要性能指標(biāo)及其與沖壓成形性能之間的關(guān)系,通過(guò)試驗(yàn),探討了冷軋壓下率對(duì)冷軋板沖壓成形性能的影響。結(jié)果表明, 3•5mm厚低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼熱軋板冷軋時(shí),壓下率對(duì)常規(guī)力學(xué)性能(ReL、Rm、A80)及n值無(wú)明顯影響,而對(duì)r值有顯著影響。3•5mm厚熱軋卷較適合軋制0•6~1•0mm厚規(guī)格冷軋板,可獲得較高沖壓成形性能。
關(guān)鍵詞 冷軋壓下率 沖壓成形 冷軋薄板
1 前言
鄂鋼冷軋薄板廠于2007年投產(chǎn),設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為60萬(wàn),t其中鍍鋅卷25萬(wàn),t冷軋卷35萬(wàn)t。主要裝備有:推拉式酸洗機(jī)組、1500mm六輥雙機(jī)架可逆式軋機(jī)、全氫罩式退火爐、連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組、平整機(jī)組及重卷機(jī)組等。由于需要外購(gòu)熱軋卷,為方便采購(gòu)其厚度只有幾種典型尺寸。雖然只需改變軋制壓下率便可生產(chǎn)不同規(guī)格的冷軋沖壓板,但軋機(jī)產(chǎn)能和產(chǎn)品性能受到影響,故本文重點(diǎn)探討了冷軋壓下率對(duì)冷軋板沖壓成形性能的影響,為優(yōu)化排產(chǎn)提供理論依據(jù)。
2 冷軋板主要性能指標(biāo)
1)屈服強(qiáng)度ReL屈服強(qiáng)度ReL表示材料產(chǎn)生屈服時(shí)的最小應(yīng)力。ReL越小材料越容易加工成形,成形后回彈也越小,貼模性和定形性較好。
2)抗拉強(qiáng)度Rm抗拉強(qiáng)度Rm表示薄板材料在單向拉伸條件下所能承受的最大應(yīng)力值,是材料的重要力學(xué)性能指標(biāo),是設(shè)計(jì)與選材的主要依據(jù);其值越大,沖壓成形時(shí)零件危險(xiǎn)斷面的承載能力越高,其變形程度越大;在與成形性能有關(guān)指標(biāo)基本相同時(shí),Rm越大材料綜合成形性能越好。
3)伸長(zhǎng)率A伸長(zhǎng)率A表示薄板材料在單向拉伸條件下試樣被拉斷后,原始標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比。一般情況下,A越大,材料允許的塑性變形程度也越大,綜合成形性能越好。
4)塑性應(yīng)變比r塑性應(yīng)變比r指單向拉伸變形時(shí)試樣寬度方向的真實(shí)應(yīng)變與厚度方向的真實(shí)應(yīng)變之比。當(dāng)r>1時(shí),材料在寬度方向收縮比厚度方向變薄更容易,拉伸毛坯的徑向收縮不容易起皺,并且拉力也小,傳力區(qū)不容易拉破。
5)應(yīng)變硬化指數(shù)n應(yīng)變硬化指數(shù)n是金屬薄板在塑性變形過(guò)程中,形變強(qiáng)化能力的一種量度。n值與失穩(wěn)極限應(yīng)變有關(guān),所以在沖壓成形中n值是一個(gè)極為重要的參數(shù)指標(biāo), n值大不僅能提高材料局部應(yīng)變能力,即增大失穩(wěn)極限應(yīng)變,而且能使應(yīng)變分布趨于均勻化,提高材料成形時(shí)的總體成形極限。在以拉伸為主的材料成形時(shí), n值小的材料由于變形不均勻,變形的部位不能迅速硬化,易產(chǎn)生裂紋。以沖壓為主的材料成形時(shí), n值大的材料應(yīng)變均化能力強(qiáng),危險(xiǎn)斷面的承載能力高。
3 試驗(yàn)方法
3. 1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料為武鋼產(chǎn)3•5mm厚熱軋卷,熱軋生產(chǎn)主要工藝參數(shù)為:加熱溫度1250℃,終軋溫度880℃,卷取溫度580℃。試驗(yàn)材料的化學(xué)成分見表1。
3. 2 試驗(yàn)過(guò)程
將3•5mm厚的熱軋卷,首先經(jīng)推拉式酸洗(酸洗液為鹽酸),清除表面氧化層及油污,然后經(jīng)1500mm六輥雙機(jī)架可逆軋機(jī)軋制6道次,分別軋制成0•4mm、0•6mm、0•7mm、0•8mm、1•0mm和1•5mm厚度規(guī)格軋硬卷,具體見表2。
將6種不同厚度規(guī)格的軋硬卷按同一退火工藝制度經(jīng)全氫罩式退火爐退火,退火工藝如圖1所示。退火后的鋼卷,在四輥平整機(jī)組上進(jìn)行平整,其延伸率為0•9%,最后進(jìn)行重卷,并取樣進(jìn)行分析。
4 試驗(yàn)結(jié)果和分析
4. 1 力學(xué)性能
平整后冷軋帶鋼力學(xué)性能見表3。
4. 2 壓下率對(duì)力學(xué)性能及n值的影響
從表3及圖2、3、4可見,當(dāng)冷軋壓下率由57•14%增大到88•57%時(shí),屈服強(qiáng)度在195MPa~210MPa范圍內(nèi)變化,抗拉強(qiáng)度在315MPa~330MPa范圍內(nèi)變化,伸長(zhǎng)率在38% ~41%范圍內(nèi)變化, n值在0•20~0•22范圍內(nèi)變化,說(shuō)明隨冷軋壓下率的變化,ReL、Rm、A80及n值均無(wú)明顯變化。
4. 3 壓下率對(duì)r值的影響
冷軋壓下率對(duì)r值的影響見圖5。由圖5可見,隨著冷軋壓下率的增大, r值呈增大趨勢(shì),當(dāng)壓下率增大到77•14%左右時(shí), r值出現(xiàn)峰值,然后隨著壓下率的增大, r值呈下降趨勢(shì)。
4. 4 討論
冷軋成品帶鋼r值的大小由冷軋板的各向異性,即織構(gòu)所決定。Daniel采用RC變形模型計(jì)算了同一體積百分量的不同織構(gòu)時(shí)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼冷軋板的r值,其分析結(jié)果如表4所示。由表4可以看出,{111}織構(gòu)組分可以獲得較大的r值和很小的△r值,是理想的有利織構(gòu)。軋制3•5mm厚熱軋板時(shí),隨著冷軋壓下率的增大, {111}織構(gòu)組分增強(qiáng)速度較強(qiáng),當(dāng)壓下率達(dá)77•14%時(shí),達(dá)峰值。然后隨著壓下率增大, {111}織構(gòu)組分增強(qiáng)速度減弱, {112}〈110〉織構(gòu)明顯增強(qiáng), {110}〈001〉織構(gòu)明顯減弱。三者綜合作用,其結(jié)果是r值在壓下率達(dá)77•14%時(shí),出現(xiàn)峰值。
5 結(jié)論
1)對(duì)于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼,冷軋壓下率對(duì)常規(guī)力學(xué)性能(ReL、Rm、A80)及n值無(wú)明顯影響,而對(duì)r值有顯著影響;2)隨著冷軋壓下率的提高, r值會(huì)出現(xiàn)峰值,3•5mm厚熱軋板在冷軋壓下率達(dá)77•14%時(shí)出現(xiàn)峰值3)3•5mm厚熱軋卷較適合軋制0•6~1•0mm厚規(guī)格冷軋板,可獲得較高沖壓成形性能。
