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 образование трещин, относятся неправильная 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.

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Далее

Освоение CAD/CAM: Основные технологии с пояснениями

Основные концепции автоматизированного проектирования и автоматизированного производства Автоматизированное проектирование и автоматизированное производство (CAD/CAM) - это комплексная и технически сложная дисциплина системного инжиниринга, которая включает в себя такие различные области, как компьютерная [...]...

Виртуальное производство: Концепции и принципы

Концепция виртуального производства Виртуальное производство (ВП) - это фундаментальная реализация реального производственного процесса на компьютере. В нем используются технологии компьютерного моделирования и виртуальной реальности, поддерживаемые высокопроизводительными [...]...

Понимание гибких производственных систем: Руководство

Гибкая производственная система (FMS) обычно использует принципы системной инженерии и групповой технологии. Она объединяет станки с числовым программным управлением (ЧПУ) (обрабатывающие центры), координатно-измерительные машины, системы транспортировки материалов, [...]...

Изучение 4 передовых методов нанофабрикации

Подобно тому, как производственные технологии играют важнейшую роль в различных областях, технология нанофабрикации занимает ключевое место в сфере нанотехнологий. Технология нанофабрикации включает в себя множество методов, в том числе механические [...].

Сверхточная обработка: Виды и технологии

Сверхточная обработка относится к прецизионным производственным процессам, в которых достигаются чрезвычайно высокие уровни точности и качества поверхности. Ее определение относительно и меняется по мере развития технологий. В настоящее время эта технология позволяет достичь [...].

Выбор правильного приспособления для ЧПУ: Типы и советы

В настоящее время механическую обработку можно разделить на две группы в зависимости от серийности производства: Среди этих двух категорий, первая составляет около 70-80% от общей стоимости продукции механической обработки [...]...

Топ-4 метода специальной обработки в современном машиностроении

В этой статье в основном представлены несколько зрелых методов специальной обработки. I. Обработка электрическим разрядом (EDM) EDM - это метод обработки токопроводящих материалов, использующий явление электрической коррозии во время [...]...

Что такое обработка с ЧПУ? Виды, преимущества, недостатки и этапы обработки

Что такое обработка с ЧПУ? Числовое программное управление (ЧПУ) - это метод управления движением и операциями обработки на станках с помощью оцифрованной информации. Станки с числовым программным управлением, часто сокращенно называемые [...]...

Изучение высокоскоростной резки: Обзор технологий и применение

Обработка резанием остается наиболее распространенным методом механической обработки, играющим важную роль в механическом производстве. С развитием производственных технологий технология обработки резанием претерпела значительный прогресс в [...].

Топ-7 новых инженерных материалов: Что нужно знать

Под передовыми материалами понимаются недавно исследованные или находящиеся в стадии разработки материалы, обладающие исключительными характеристиками и особыми функциональными свойствами. Эти материалы имеют огромное значение для развития науки и техники, [...]...

Методы расширения металла: Исчерпывающее руководство

Формирование выпуклости подходит для различных типов заготовок, таких как чашки глубокой вытяжки, разрезанные трубы и прокатные конические сварные изделия. Классификация по средствам формования выпуклости Методы формования выпуклости можно разделить [...].
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.