冷彎加工過(guò)程材料性能變化研究導(dǎo)論
發(fā)布者： 源晟鍵 時(shí)間：10/9/2019 4:43:03 PM
近年來(lái)，隨著冷彎型鋼市場(chǎng)越來(lái)越大需求，冷彎型鋼制造企業(yè)不斷添置設(shè)備，提高產(chǎn)量，增加產(chǎn)品規(guī)格。尤其在大尺寸冷彎型鋼上發(fā)展更快。以閉口管類(lèi)為例，ERW方式生產(chǎn)的焊接方管?chē)?guó)內(nèi)很長(zhǎng)時(shí)期只能做280*280*12mm，焊接直縫圓管Ф325.近幾年各地不斷有大型機(jī)組投產(chǎn)，ERW方式生產(chǎn)的方管做到了400*400mm、450*450mm、500*500mm，最大可以達(dá)到550*550mm。直縫圓管范圍的擴(kuò)大可做到Ф660mm。
一、冷彎加工過(guò)程材料性能變化研究的必要性：
冷彎型鋼是在常溫下對(duì)鋼材加工的產(chǎn)品，加工過(guò)程也是金屬塑性變形的過(guò)程。其結(jié)果不但改變了金屬的形狀和尺寸，也改變了其組織和性能，對(duì)冷彎加工過(guò)程材料性能變化開(kāi)展研究，找出金屬材料性能冷彎變化規(guī)律，制訂出合理的加工工藝，引入先進(jìn)合理的設(shè)施，生產(chǎn)出的冷彎型鋼材能不但滿(mǎn)足尺寸規(guī)格的要求，也能滿(mǎn)足材料性能的要求。
冷彎加工是金屬壓力加工的一個(gè)分支，金屬壓力加工的方法很多，像鍛壓、沖壓、拉拔、擠壓、軋制等，我國(guó)冷彎行業(yè)中常用的輥式成型的加工工藝只是軋制工藝中不需加溫的一種加工過(guò)程，有關(guān)教材和文獻(xiàn)對(duì)冷狀態(tài)下彎曲變形工藝和材料性能的變化規(guī)律研究不多，很多生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題得不到解決，這和近年來(lái)冷彎加工的發(fā)展和冷彎產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用不相適應(yīng)，已經(jīng)嚴(yán)重影響冷彎產(chǎn)品質(zhì)量的提高。
技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力來(lái)源于市場(chǎng)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展，給冷彎行業(yè)展現(xiàn)了一個(gè)又一個(gè)市場(chǎng)需求。如以高速公司和高速鐵路為代表的現(xiàn)代運(yùn)輸設(shè)施中，要求結(jié)構(gòu)材料重量輕、強(qiáng)度高、塑性好、耐腐蝕；在以北京奧運(yùn)工程為代表的現(xiàn)代化的大型建筑中，由于空間結(jié)構(gòu)獨(dú)特，單元材料受力復(fù)雜，對(duì)材料的形狀、尺寸公差、機(jī)械性能都有很?chē)?yán)的要求。市場(chǎng)不斷對(duì)冷彎加工產(chǎn)品的性能提出新的要求，也給冷彎產(chǎn)品性能研究提供了動(dòng)力。
二、 冷彎加工過(guò)程材料性能變化研究的基礎(chǔ)和方向
冷彎加工過(guò)程材料性能變化研究的基礎(chǔ)也是金屬壓力加工學(xué)研究的范疇。人們對(duì)金屬變形抗力的研究。金屬塑性變形抗力是指在一定的變形溫度、變形程度和本身抵抗塑性變形的抗力變形速率條件下，變形金屬能夠?qū)崿F(xiàn)塑性變形的應(yīng)力強(qiáng)度。變形抗力是變形金屬的重要力學(xué)參數(shù)，是金屬本身抵抗塑性變形的抗力，它在很大程度上決定著整個(gè)加工過(guò)程的力能參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。金屬的變形抗力因變形量、變形速度以及變形溫度不同而不同。變形量、變形速度和變形溫度對(duì)變形抗力的影響的定性關(guān)系已為各國(guó)學(xué)者所公認(rèn)，但是在定量關(guān)系上和數(shù)學(xué)模型的構(gòu)造上卻存在很大的差異。對(duì)于一定成分的金屬，其變形抗力可以近似地用下式表示：
σ=f(t,ε,ε′）
式中：t-變形程度 ε′—變形速度
對(duì)金屬塑性變形抗力的研究，大致可分為四個(gè)階段。上世界40年代，用強(qiáng)度極限代替塑性變形抗力，研究了變形溫度對(duì)不同鋼種強(qiáng)度極限的影響，明確了變形溫度是主要影響因素，但是沒(méi)有考慮變形速率和變形程度的影響，也沒(méi)有揭示強(qiáng)度極限和變形抗力的差別；第二階段是上個(gè)世紀(jì)40至50年代，同時(shí)考慮了變形溫度和變形速率兩個(gè)因素對(duì)變形抗力的影響，不足之處是沒(méi)有考慮變形程度引起的強(qiáng)化對(duì)變形抗力的的影響；第三階段是上個(gè)世紀(jì)50至70年代，廣泛開(kāi)展了變形溫度、變形速率和變形程度對(duì)變形抗力的研究，提出了相應(yīng)的變形抗力的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程中。70年代以后是變形抗力研究的第四階段，這期間在已有研究的基礎(chǔ)上，又考慮了多道次軋制中，殘余應(yīng)變率對(duì)變形抗力的影響，確定冷卻殘余應(yīng)變率的影響因素：材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、變形溫度、變形量和道次的間隔時(shí)間等。開(kāi)展冷彎材料性能研究，要在這些研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行。
冷彎成型過(guò)程中材料性能的研究與一般軋鋼（多指熱軋）有所不同。由于在常溫下變形，生產(chǎn)過(guò)程中溫度變化不大，溫度變化對(duì)材料性能的影響不大。與在高溫下熱軋相比，在常溫下金屬塑性變形對(duì)金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)的影響有很大的不同，也決定這成型后金屬材料的性能，應(yīng)是研究的重點(diǎn)。
由于冷彎型鋼是新型的結(jié)構(gòu)材料，其應(yīng)用主要是在建筑和機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)件中，因此鋼材具有良好的機(jī)械性能十分重要。在冷彎過(guò)程中，材料的強(qiáng)度極限、屈強(qiáng)比值、塑性、沖擊韌性都在發(fā)生變化。因此通過(guò)控制冷彎生產(chǎn)工藝過(guò)程和工藝制度來(lái)獲得所要求的使用性能，是我們開(kāi)展冷彎加工過(guò)程材料性能變化研究的主要目的。
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