表觀平直帶鋼裁切加工后翹曲變形行為探究

賈壽峰

摘 要：隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，表觀平直帶鋼板在各行各業(yè)中得到了廣泛的應用，對表觀平直帶鋼的成形質(zhì)量也提出了更高的要求。然而表觀平直帶鋼裁切加工后悔產(chǎn)生翹曲變形對于表觀平直帶鋼的使用造成一定的影響。本文通過介紹了表觀平直帶鋼的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，歸納總結(jié)了表觀平直帶鋼裁切后加工后翹曲變形的機理，分析造成表觀平直帶鋼產(chǎn)生翹曲原因，并根據(jù)制定防止表觀平直帶鋼裁切加工后產(chǎn)生翹曲變形的措施，為表觀平直帶鋼的廣泛使用奠定了基礎。

關鍵詞：表觀平直帶鋼;裁切加工;翹曲;質(zhì)量缺陷

表觀平直帶鋼裁切加工后會產(chǎn)生翹曲分析，產(chǎn)生的翹曲主要分為縱向翹曲和垂直方向的橫向翹曲兩種情況，現(xiàn)代化的加工技術對于表觀平直帶鋼的要求越來越高，通常要求懸垂值小于19mm，平臺值小于3mm，否則將造成各種制品的加工困難，因此，分析表觀平直帶鋼翹曲的原因及制定相應的對策具有一定的意義。

1 國內(nèi)外對于表觀平直帶鋼翹曲變形研究的現(xiàn)狀

表觀平直帶鋼在裁切后產(chǎn)生翹曲變形，國內(nèi)外學者對于產(chǎn)生的翹曲原因進行了大量的研究，并取得了一定的研究成果。Tarnopolskaya T研究了輥徑差對于板型彎曲變形的影響，何建峰、魏立群等人研究了板材產(chǎn)生翹曲變形的原因進行了分析。在板材的翹曲變形研究過程中所取得的研究成果是符合觀察結(jié)果的，通過對鋼材的臨界屈曲條件的分析，驗證了鋼板的熱瓢曲變形的規(guī)律，并且通過簡化相應的邊界條件進行了建模求解和相應的變形分析但在實際的表觀平直帶鋼存在著一種潛在缺陷，只有在表觀平直帶鋼進行裁切加工后才會產(chǎn)生翹曲變形，嚴重影響著鋼材的實際使用效果，而在現(xiàn)實的表觀平直帶鋼加工后翹曲變形的研究仍然存在著許多的不足和缺陷，為此，加強對于表觀平直帶鋼裁切加工后產(chǎn)生翹曲變形的探究具有重要的意義。

2 表觀平直帶鋼裁切翹曲變形行為的機理分析

在實際的工程項目中，鋼板經(jīng)過平整后在檢測過程中表面會變得平直，鋼板表面無翹曲和彎曲缺陷的存在，但沿著軋制的方向進行表觀平直帶鋼進行裁切加工后，鋼材就會出現(xiàn)嚴重的翹曲變形行為，且產(chǎn)生的翹曲高度是各不相同的，如圖1所示，表觀平直帶鋼的裁切加工后的翹曲變形行為給使用者帶來了嚴重的影響，因此，對于表觀平直帶鋼的裁切后的翹曲變形分析成為現(xiàn)代工程中需要重點解決的問題。

圖1 表觀平直帶鋼裁切加工后產(chǎn)生的翹曲變形圖

通過分析相關的板材裁切加工理論和板材的平整軋制加工過程中值，表觀平直帶鋼裁切加工后產(chǎn)生的翹曲變形機理如下：表觀平直帶鋼在平整加工后在鋼材的縱向塑性區(qū)存在著沿著寬度方向分布不均勻的塑性應變，由于變形的協(xié)調(diào)作用，會在表觀平直帶鋼的內(nèi)部產(chǎn)生不相等的壓應力，但這些分布不均的壓應力還不能夠引起板材的彎曲變形，但當表觀平直帶鋼裁切加工的過程中，會使得板材的應力進行釋放，使得板材內(nèi)部的應力進行重新的分布，這些重新分布的板材內(nèi)部應力使得板材的產(chǎn)生屈曲變形，最后造成整個板材產(chǎn)生翹曲變形的行為，將板形平直度缺陷分為瓢曲和彎曲兩大類，如圖2所示。

圖2 板材平直度缺陷分類

3 表觀平直帶鋼裁切加工后產(chǎn)生翹曲原因分析

（1）表觀平直帶鋼裁切加工后的翹曲殘余應力分析。在對實際的表觀平直帶鋼裁切加工后選取相關的翹曲樣本，通過采用小孔釋放法測量了表觀平直帶鋼翹曲樣本的表面殘余應力，通過測量發(fā)現(xiàn)，表觀平直帶鋼裁切加工后產(chǎn)生翹曲行為的翹曲樣本正反面的殘余應力是不一樣的，正面為拉應力，反面為壓應力，在表觀平直帶鋼裁切翹曲樣本的中央處殘余應力最大，兩側(cè)最小，由此可知表觀平直帶鋼裁切加工后的產(chǎn)生的殘余應力分布及大小決定了表觀平直帶鋼裁切加工的彎曲方向和程度。

（2）表觀平直帶鋼裁切加工后尺寸與翹曲關系分析。通過對表觀平直帶鋼不同的加工位置進行試驗可知，表觀平直帶鋼裁切加工后產(chǎn)生的翹曲變形行為與表觀平直帶鋼的裁切加工的位置有很大的關系，主要是由于在表觀平直帶鋼的每一個塑性變形區(qū)都存在一個臨界的切條數(shù)，當切條數(shù)大于臨界的切條切分條數(shù)時，裁切后產(chǎn)生的切條塑性應變差不能夠達到屈曲臨界的載荷值，使得表觀平直帶鋼裁切加工后不會產(chǎn)生翹曲變形，反之，則會造成表觀平直帶鋼裁切后產(chǎn)生翹曲變形行為。

4 防止表觀平直帶鋼裁切加工產(chǎn)生翹曲變形的措施

（1）平整過程合理的控制平整機的張力，減少表觀平直帶鋼的內(nèi)部殘余應力。由以上分析知，表觀平直帶鋼裁切加工后造成翹曲變形的主要原因是由于殘余應力所造成的，為此在表觀平直帶鋼的平整加工過程中，對于平整機的張力就需要嚴格的進行控制，切不可為了增加產(chǎn)量而隨意的增加平整機的張力，造成表觀平直帶鋼內(nèi)部殘余應力的增加，這就很容易造成裁切后產(chǎn)生翹曲變形行為，同時在保證表觀平直帶鋼的延伸率和板形的情況下，嚴格的控制平整機的彎輥力，有效的控制表觀平直帶鋼裁切加工后造成翹曲變形。

（2）加強平整機上下輥的粗糙度檢測。表觀平直帶鋼在平整機的平整過程中，不僅要求板材的表面無缺陷，而且還需要加工均勻，板材表面的粗糙度值較低，因此在表觀平直帶鋼的平整機加工過程中，要時刻的對平整機的上下輥的粗糙度進行檢測，同時在保證上下輥的粗糙度的同時會降低表觀平直帶鋼表面的不均勻變形，從而可以有效的避免表觀平直帶鋼裁切加工后的額翹曲變形行為。

5 結(jié)論

綜上所述，表觀平直帶鋼在裁切加工后產(chǎn)生翹曲變形行為的主要原因是由于鋼材內(nèi)部的殘余應力所造成的，在實際的平整和裁切加工過程中，要盡可能的減少表觀平直帶鋼的表面殘余應力，采用科學的手段制定合理的加工方式來減少表觀平直帶鋼的翹曲變形行為。

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