一、背景
W企業是一家做設備部件的企業,產品主要出口到歐洲,外觀要求質量高。近期,部件外殼生產線連續批量出現疑似橫折缺陷(垂直于軋制方向)。W企業懷疑是原料(鋼卷)出現問題,經更換了幾批不同廠家鋼卷,質量缺陷依舊存在。
W企業使用Q235B熱軋卷,厚度2.5mm,屈服強度330MPa, 查驗質保書,并抽檢性能指標等正常。W企業加工工藝流程簡述如下:
二、應用
1、原熱軋卷是由大卷均分為3個小卷。板面的瓢曲或起浪和殘余壓應力有關,但殘余壓應力只會把板面繃直或拉裂。由于在原卷上沒有發現橫折缺陷,說明橫折缺陷不是由原卷內殘余應力產生,而是由于在開卷生產后的某些工藝工序不合理,鋼卷內應力發生變化,導致橫折缺陷產生。
2、該橫折在鋼卷過矯正機后隱約可見,沖壓過后明顯可見。當用大卷(未開平原卷)時出現橫折少,小卷(經開平后的3個小卷)容易出現橫折,開卷后時有時無,且在卷的后期出現頻次加大,無明顯規律。
3、根據材料力學彈性彎曲分析原理,薄板由彈性彎曲進入塑性彎曲符合以下條件:
R≤Et/3δs(式中R-彎曲半徑,E-彈性模量,δs-屈服強度,t-鋼板厚度),由該公式可知,鋼板的塑性彎曲與厚度、鋼板的屈服強度有關。對于厚度為2.5mm的Q235B低碳板而言,臨界曲率半徑為:
Q235Bδs=320~400MPa,R≤546~437mm。
對于卷徑較小,強度較低的鋼卷滿足上述條件,會發生彈塑性彎曲變形,容易產生橫折;而對于卷徑較大,強度較高的卷以彈性變形為主,不易產生橫折。但隨著卷徑的減小,尤其是在開卷末期,橫折缺陷可能會出現或加重。這和W企業現場實際反饋開卷后發生的情況相吻合。
現場發現:W企業矯正機的曲率半徑未調整合理,矯正機沒有發揮調整作用。
(a)矯直平板的應力分布
(b)矯直正彎圓弧的應力分布
(c)矯直負彎圓弧的應力分布
三、參謀
1、此橫折缺陷不是原卷缺陷。
2、橫折缺陷與開卷矯直變形量有直接關系,是低碳鋼塑性彎曲超過臨界值發生的屈服效應。
3、W企業改由下開卷改為上開卷,且在后期卷徑變小后加快開卷速度。
4、根據鋼卷厚度、屈服強度等合理調整矯正機(輥位、輥分布、輥縫、變形速度等),在保證矯直質量的前提下,減輕或消除可容忍的橫折缺陷是可行的。
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