Изучите эффективные решения для листового металла

Нажмите, чтобы узнать о листогибочных прессах, обрезных станках, лазерных резаках и многом другом от Artizono. Повысьте эффективность производства с помощью инновационных промышленных решений.

Трещины при изгибе стали: Факторы и меры по улучшению

Технология гибки - это вид технологии обработки стали, которая широко используется в различных областях, таких как автомобилестроение, машиностроение, мосты, корабли и строительство.

Под давлением верхнего или нижнего штампа на гибочном станке металлический лист подвергается сначала упругой, а затем пластической деформации.

На начальном этапе пластической гибки, когда верхний или нижний штамп сгибает лист металла, лист металла постепенно плотно прилегает к внутренней поверхности V-образного паза верхнего или нижнего штампа, а радиус кривизны также постепенно уменьшается.

Когда давление продолжается до конца хода, верхний и нижний штампы полностью соприкасаются. листовой металл, образуя V-образный изгиб, который обычно обрабатывается на гибочных станках и прокатном оборудовании.

Растрескивание при изгибе является одним из основных дефектов при обработке стали. В зависимости от расположения трещин их можно разделить на угловые и центральные.

К факторам, вызывающим растрескивание, относятся неправильное технология обработки и дефекты качества материалов, которые оказывают негативное влияние на предприятия по производству стали.

Исследователи проанализировали, обобщили и изучили типичные случаи качества и обратились к соответствующим материалам, чтобы проанализировать различные факторы, вызывающие растрескивание при изгибе, и предложить меры по улучшению.

Типичные образцы испытаний на изгиб, растрескивание и физико-химические испытания

1.1 Образцы угловых трещин

1.1.1 Макроскопическая морфология

Угловые трещины - наиболее распространенный тип дефектов при растрескивании при изгибе, при этом обычно имеются заусенцы, шероховатости, кромки кислородной резки или плазменная резка кромки в месте растрескивания угла. Если кромка заготовки не обработана пескоструйным аппаратом или обработана неполностью во время гибки, возникнет угловая трещина, а трещины при угловой трещине обычно короткие и расположены в закаленной зоне угла.

Типичные дефекты Q235B Для анализа были выбраны сталь и сталь Q355B, а макроскопическая морфология угловых трещин показана на рис. 1.

Рисунок 1: Макроскопический вид трещины стального уголка.

1.1.2 Анализ химического состава

Для анализа химического состава были отобраны четыре типичных образца угловых трещин из стали Q235B и Q355B, и результаты соответствовали требованиям.

1.1.3 Испытание механических свойств

Механические свойства четырех типичных образцов угловых трещин из стали Q235B и стали Q355B были испытаны, результаты приведены в таблице 1 (D - диаметр изгиба, a - толщина образца), и результаты соответствовали требованиям.

Таблица 1: Результаты испытаний механических характеристик образцов из стали Q235B и Q355B с угловыми трещинами

Марка стали  Предел текучести
/МПа
Прочность на разрыв
/МПа
Удлинение после разрушения
%
Результаты испытаний на изгиб
Q235B31045032D=1,5a, 180 ° неповрежденный
Q235B31546630.5D=1,5a, 180 ° неповрежденный
Q235B30443633D=1,5a, 180 ° неповрежденный
Q355B43155721.5D=1,5a, 180 ° неповрежденный

1.1.4 Металлографическая экспертиза

Металлографические исследования были проведены на местах растрескивания четырех типичных образцов угловых трещин из стали Q235B и стали Q355B, результаты представлены на рисунке 2. Как видно из рис. 2, в ткани в месте растрескивания наблюдается зернистая холодная деформация, а в месте растрескивания при кислородной и плазменной резке - структура термического влияния.

Рисунок 2: Общий вид образцов с угловыми трещинами.

1.2 Образцы трещин при изгибе

1.2.1 Макроскопическая морфология

Центральное растрескивание часто проявляется в виде непрерывных трещин в середине заготовки, трещины обычно длинные, в некоторых случаях встречаются короткие трещины. Макроскопическая морфология центральной трещины показана на рис. 3.

Рисунок 3: Макроскопический вид образцов с центральным растрескиванием.

1.2.2 Анализ химического состава

Для анализа химического состава были отобраны шесть типичных образцов центральной трещины из стали Q235B, стали Q355B и стали 610L, и результаты соответствовали требованиям.

1.2.3 Испытание механических свойств

Механические свойства шести типичных образцов с центральной трещиной из стали Q235B, стали Q355B и стали 610L были испытаны, результаты приведены в таблице 2, и результаты соответствуют требованиям.

1.2.4 Металлографическая экспертиза

Металлографическое исследование было проведено на шести типичных образцах с центральной трещиной из стали Q235B, стали Q355B и стали 610L, результаты показаны на рис. 4.

Рисунок 4: Микроскопический вид образца с центральной трещиной.

Как видно из рис. 4, в месте выдавливания шлифовального инструмента наблюдается холодная деформация зерна, а в корнях более длинных и прямых трещин видны царапины. Образцы также содержат скопления сульфидных включений, центральную сегрегацию, частицы высокотемпературного окисления, обезуглероживание из-за окисления, а также пузырьки.

Анализ причин возникновения дефектов трещин при изгибе

2.1 Неправильные методы обработки

2.1.1 Влияние диаметра гиба

Когда гибка сталиПри этом внешний слой изгибаемого участка испытывает растяжение, а внутренний - сжатие. Если толщина материала постоянна, то чем меньше радиус изгибатем сильнее растягивающие и сжимающие нагрузки на материал. Если растягивающее напряжение на внешнем углу превысит предел прочности материала, произойдет растрескивание или разрушение, в основном в середине заготовки и иногда в углах.

2.1.2 Влияние гибочных инструментов

Если V-образные канавки гибочного инструмента неровные, заготовка будет подвергаться неравномерному воздействию сил при прохождении через гибочный станок, вызывая износ поверхности или локальное давление, что приведет к дефектам поверхности, а затем к образованию экструзионных трещин. Трещины обычно выглядят прямыми и длинными, с видимой холодной деформацией зерен у корней трещин.

2.1.3 Влияние логистики

При транспортировке стали, погрузке и разгрузке могут возникать поверхностные царапины, которые нарушают целостность поверхности основы. В местах царапин при изгибе могут образовываться трещины. Эти трещины обычно длинные и прямые, с видимыми отверстиями в корне трещины.

2.2 Влияние дефектов материала

2.2.1 Влияние вредных элементов, включений и газов в стали

В процессе выплавки высокое содержание серы и фосфора в стали приводит к высокому содержанию сульфидных включений или, даже если общее содержание не превышает норму, эти элементы локально агрегируют и вызывают серьезную центральную сегрегацию в местах включений. Это приводит к снижению пластичности и вязкости стали, делая ее восприимчивой к изгибу и растрескиванию.

Кроме того, микротрещины на поверхности слитка окисляются при высоких температурах во время прокатки, а высокое содержание кислорода и азота в стали, особенно элемента азота, легко образует TiN с титан. Частицы TiN, осажденные по границам зерен во время непрерывного литья, могут вызвать первоначальные трещины в заготовке, что может привести к растрескиванию при изгибе.

2.2.2 Влияние качества поверхности стали

Микротрещины и воздушные отверстия на поверхности стали склонны к растрескиванию в месте трещины под действием напряжения после изгиба. Множественные мелкие трещины могут быть видны на дуга изгиба невооруженным глазом.

2.2.3 Влияние механических свойств и анизотропии стали

Чем выше пластичность материала, тем стабильнее пластическая деформация, а чем больше удлинение при разрыве, тем лучше характеристики изгиба. Даже если диаметр изгиба небольшой, он не так легко растрескивается.

Кроме того, продольные и поперечные свойства стали отличаются, и продольная полосчатая структура более жесткая, чем поперечная. Это означает, что продольный индекс пластичности стали выше, поэтому при изгибе в направлении, перпендикулярном направлению прокатки, характеристики изгиба стали лучше и меньше подвержены растрескиванию по сравнению с изгибом в поперечном направлении.

Меры по улучшению

(1) Решение проблемы растрескивания, вызванного заусенцами, острые краяПри кислородной резке в угловых зонах: вручную отшлифуйте и скруглите заусенцы и острые кромки или используйте станок для снятия заусенцев, чтобы автоматически удалить их и устранить закаленную зону обработки для снижения частоты растрескивания.

Изменить процесс гибки для непрерывной роликовой формовки, затем разрезать после формовки, чтобы избежать упрочненной обработки, вызванной резкой. Устраните незначительные дефекты с помощью последующих процессов сварки.

(2) Для решения проблемы малых радиусов изгиба угол R должен быть увеличен в пределах допустимого диапазона конструкции, чтобы избежать слишком малого радиуса изгиба.

(3) Избегайте царапин на поверхности в процессе транспортировки и разгрузки стальных материалов.

(4) В процессе выплавки стали улучшите чистоту стали, уменьшите содержание и скопление включений в стали. Процесс продувки аргоном должен быть полностью использован для обеспечения полного всплытия и отделения крупных сульфидов в стали.

Соответствующее поле потока должно поддерживаться во время процесса течения стали для обеспечения правильного и стабильного поля потока в кристаллизаторе, что позволяет дополнительно удалить включения в стали и предотвратить загрязнение от захвата шлака.

Разумный контроль температуры, скорости вытягивания и скорости охлаждения при непрерывной разливке. Правильное использование технологии облегченного прессования и технологии электромагнитного перемешивания позволяет улучшить внутреннее качество заготовки, уменьшить сегрегацию по центру и предотвратить образование трещин по центру.

(5) В процессе прокатки усилить контроль нагрева, температуры прокатки и процесса охлаждения после прокатки, избегать образования аномальных структур, таких как бейнит, мартенситкрупнозернистые и смешанные кристаллы, а также снижают прочность в пределах допустимого диапазона стандартов на продукцию, улучшая при этом пластичность и вязкость.

Всего в одном шаге!

Начните революцию в обработке листового металла

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх