寬帶鋼力學性能試樣機械加工的難點及解決辦法

伍偉

摘要：對寬帶鋼質量的檢測十分必要，因此就要對寬帶鋼的力學性能試樣進行檢測，但是在對試樣進行加工時，總會出現影響測量數據的問題。文章首先分析寬帶鋼試樣的變形原因，然后討論該變形可能對整個寬帶鋼生產引起的后果，最后探討變形的解決辦法以及改進后所產生的效果。

關鍵詞：寬帶鋼；力學性能；變形程度；機械加工質量

中圖分類號：TG115 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）23-0062-02

帶鋼即以卷狀為主要交貨狀態(tài)，長度很長，寬度不要小于600毫米的扁平的鋼材。本文中使用的鋼材為重鋼生產的寬度為1000～1630毫米、厚度為1.2～19毫米的寬帶鋼，生產工藝有碳素結構、低合金高強度和硅鋼等。生產的鋼材在進行取樣檢測時總會出現一些形變，如彎曲變形和扭轉變形，而這些變形容易導致測試的準確性降低，那么這些變形的形成原因是什么，如何避免這些變形呢，還需要做進一步的探討。

1 寬帶鋼試樣機械加工變形原因分析

1.1 寬帶鋼試樣取樣加工流程

生產線在對寬帶鋼進行力學性能試樣機械取樣的標準為GB/T2975-1988。嚴格按照規(guī)定流程進行采樣檢測，具體的取樣流程為：首先由生產廠送去截取的試樣，物理室對所收集的試樣進行驗收整理，將試樣進行編號，然后對試樣按照標準規(guī)定進行鋸切或者剪切，相應地打上序列號，進而對鋸切好的試樣進行刨削，對刨削好的試塊進行自檢，自檢合格后方可對寬帶鋼試樣進行力學性能檢測。

在對寬帶鋼試樣進行取樣加工時要嚴格按照標準即GB/T2975-1988執(zhí)行，以此保證實驗數據的準確性和權

威性。

即使嚴格按照標準執(zhí)行，但所取得的試樣總會出現影響實驗數據準確性的形變產生，這里主要有彎曲變形和扭轉變形。

1.2 寬帶鋼試樣彎曲變形原因分析

寬帶鋼試樣的彎曲變形是一種很常見的變形之一。寬帶鋼的交貨狀態(tài)主要為卷狀，那么廠家送達物理室的鋼板試樣大多是從卷狀鋼板上直接剪切下，該試樣自然就會保持原來的狀態(tài)即卷狀。為避免這種情況，有些廠家平行于軋制方向進行剪切，但是同樣的彎曲變形還是不能完全

消除。

除了上述的切割方向產生的彎曲變形外，試樣本身的形狀還會引起彎曲變形。如所取得的試樣過長，那么長度長了很容易產生彎曲變形，但是這種彎曲變形并不會使試樣發(fā)生扭轉變形。但是如果試樣的長度不足，試樣還會產生扭轉形變，那么這里產生的形變則更為復雜。具體形變可參見圖1和圖2所示。

1.3 寬帶鋼試樣扭轉變形原因分析

寬帶鋼在進行取樣時，在垂直于壓方向進行取樣，剪板機的剪刃一點點地從左至右依次劃開試樣，那么這就是剪切邊不同時受力，試樣的頭部先受力，剪切應力與試樣扭轉抗力受力不均，頭部兩端剪切應力大于扭轉抗力，試樣頭部兩端分別向力大的方向進行翻轉，如此一來便使試樣產生了扭轉形變。

除了剪切過程所施加的力會產生扭轉形變外，試樣本身還會影響扭轉形變的產生。當剪切寬度一樣時，試樣的厚度約厚，所需要的剪切時間越長，那么產生扭轉形變的程度就越厲害。如圖3所示。

由此可見，在對寬帶鋼試樣進行取樣時，試樣變形的產生不僅與外在施加的剪切力有關系，與剪切方向、試樣的大小、試樣本身的薄厚都有關系，因此寬帶鋼試樣變形產生原因多樣且復雜，那么該變形對實驗數據有何影響，還需要進一步的討論。

2 寬帶鋼試樣機械加工變形對測試結果產生的影響

2.1 彎曲變形對寬帶鋼試樣機械加工測試結果影響

根據所使用的切割標準即GB/T228-2002標準的規(guī)定，對試樣進行機械加工時，試樣的位置同機床和切削的運動處必須處于正確的位置，方向應按照與切割方向相同。確定試樣在機械加工時的基準面的準確性，在機床或夾具內有正確的位置。

由于剪切的原因，致使剪切面很容易變得粗糙，那么粗糙的剪切面就不能作為機械加工的基準面了，這時可以用兩側的軋制面作為試樣的基準面。

對已經產生彎曲變形的試樣進行裝夾時，由于形變，使鉗口與試樣的基準面接觸面積不完全，并且相應的接觸點不在同一條直線上，這就是兩端的基準面不平行，那么這就使加工后的試樣形狀不完全符合標準，可能會產生梯形或平行四邊形，而不是所需要的矩形。上述原因都最終影響實驗數據的準確性，即可能造成試樣的平面度和尺寸的進度不符合規(guī)定的額度。

2.2 扭轉變形對寬帶鋼試樣機械加工測試結果影響

同彎曲變形相似，寬帶鋼試樣在剪切時發(fā)生扭轉變形時，那么試樣兩側的軋制面就不能作為測試的基準面，這時只能將剪切面作為寬帶鋼測試的基準面，將此面裝入有臺鉗的刨床中。但是在將試樣進行加工時，加工出來的試樣可能會出現中間為矩形、兩邊為平行四邊形的不符合規(guī)定的形狀產生，這樣就會使得最終的平面度和尺寸精度超出相關參考標準的規(guī)定。

除此之外，如此一來就不能同時裝夾多個試樣，這就會帶來各種各樣的麻煩，如使試樣的加工時間延長，那么就增加工人的工作量，同時，長時間的切割作用還會使設備和刀具的磨損程度加大。

由此可見，不論是彎曲形變還是扭轉形變，這兩種形變都會對試樣產生不利的影響，但是這種影響并不能夠徹底地消除，那么如何將其影響降到最少，這就需要從問題產生的源頭入手，將試樣彎曲及扭轉變形的影響程度降到最低。

3 改進該試樣產生形變的措施

3.1 改進彎曲變形的措施

由上述可知，寬帶鋼產生彎曲變形的因素有很多種，那么首先就要從源頭開始控制彎曲變形的產生。

根據寬帶鋼試樣變形產生的原因，首先，試樣在進行截取時，剪切方向以及試樣的卷曲程度都會影響寬帶鋼試樣的變形，所以在進行剪切時應將彎曲面向下放置，通過壓料壓頭和剪切作用使得彎曲變形盡可能地減小。

其次，在對多個試樣進行剪切時，應該適當調整每次剪切式樣的數量，不宜過多，當然少了也會造成資源的浪費。調整加持試樣的數量，然后再增大鉗夾與試樣的接觸面積，通過接觸面的傳遞可以阻止試樣產生大的彎曲

變形。

最后，在標準規(guī)定允許滿足力學性能檢測的情況下，可適當地減小試樣的長度，彎曲形變的產生極容易發(fā)生在長條狀的試樣上，因此減少長度、增加試樣的剛性就會減小彎曲的弧度。

3.2 改進扭轉變形的措施

對于設備本身而言，保持剪刃的鋒利，盡量減少由剪刃所帶來的摩擦壓力使得試樣發(fā)生變形。此外還要根據實際適當調整上下剪刃之間的間隙，具體計算方法為應調整間隙為3.5%t～5%t（t為試樣厚度）。

根據實驗數據顯示，在試樣厚度在5.5～8.5毫米厚度下，剪切時間控制在2.5～3.0秒時，要求剪切寬度為35毫米，該試樣并沒有發(fā)生扭轉變形。由此可見，在進行試樣的剪切時，剪切時間、剪切厚度以及剪切寬度都會影響試樣的扭轉變形。

在進行試樣的剪切時，將試樣放置在剪板機壓頭下部，利用剪板機壓頭的壓力使試樣的扭轉變形減小，并且剪刃可以在不破壞試樣的情況下減掉多余的材料。

同彎曲變形相同，在進行粗加工和細加工時根據需要調整不同的墊鐵高度，增大鉗口夾持面積，鉗口的壓力可以有效地減少扭轉變形的產生。

除此之外，在試樣的長度滿足力學性能檢測的情況下，盡可能地減小試樣的長度，通過增加試樣的剛度來減小試樣的扭轉變形。

以上幾種方法都是盡可能地減小試樣彎曲變形和扭轉變形的設計，在實際生產中已經產生了良好的效果，在不降低試樣質量的情形下，試樣的彎曲變形和扭轉變形都得到了一定的控制。而設備的效率都得以提升，設備以及刀具的磨損度都有了改善，在力學性能檢測中還延長了鉗口的使用壽命，并且由于彎曲變形的減少，試樣的測量與檢測的準確度都有了一定的保障，為生產廠提供了可靠的力學性能數據。

綜上所述，由于寬帶鋼應用廣泛，其產生的影響也不容小覷，因此嚴格把握寬帶鋼的生產質量是十分必要的，但是在進行寬帶鋼試樣采集時，總會出現影響檢測結果的變形，但不論是彎曲變形還是扭轉變形，都會對寬帶鋼力學性能試樣機械加工帶來很多的麻煩。就目前技術而言還不能完全把這兩種形變完全避免掉，因此提高切割工藝，改進設備先進性，將彎曲和扭轉變形程度降到最低，是每個技術人員應該鉆研的課題。

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