表观平直带钢裁切加工后翘曲变形行为探究

贾寿峰

摘 要：随着我国制造业的快速发展，表观平直带钢板在各行各业中得到了广泛的应用，对表观平直带钢的成形质量也提出了更高的要求。然而表观平直带钢裁切加工后悔产生翘曲变形对于表观平直带钢的使用造成一定的影响。本文通过介绍了表观平直带钢的国内外发展现状，归纳总结了表观平直带钢裁切后加工后翘曲变形的机理，分析造成表观平直带钢产生翘曲原因，并根据制定防止表观平直带钢裁切加工后产生翘曲变形的措施，为表观平直带钢的广泛使用奠定了基础。

关键词：表观平直带钢;裁切加工;翘曲;质量缺陷

表观平直带钢裁切加工后会产生翘曲分析，产生的翘曲主要分为纵向翘曲和垂直方向的横向翘曲两种情况，现代化的加工技术对于表观平直带钢的要求越来越高，通常要求悬垂值小于19mm，平台值小于3mm，否则将造成各种制品的加工困难，因此，分析表观平直带钢翘曲的原因及制定相应的对策具有一定的意义。

1 国内外对于表观平直带钢翘曲变形研究的现状

表观平直带钢在裁切后产生翘曲变形，国内外学者对于产生的翘曲原因进行了大量的研究，并取得了一定的研究成果。Tarnopolskaya T研究了辊径差对于板型弯曲变形的影响，何建峰、魏立群等人研究了板材产生翘曲变形的原因进行了分析。在板材的翘曲变形研究过程中所取得的研究成果是符合观察结果的，通过对钢材的臨界屈曲条件的分析，验证了钢板的热瓢曲变形的规律，并且通过简化相应的边界条件进行了建模求解和相应的变形分析但在实际的表观平直带钢存在着一种潜在缺陷，只有在表观平直带钢进行裁切加工后才会产生翘曲变形，严重影响着钢材的实际使用效果，而在现实的表观平直带钢加工后翘曲变形的研究仍然存在着许多的不足和缺陷，为此，加强对于表观平直带钢裁切加工后产生翘曲变形的探究具有重要的意义。

2 表观平直带钢裁切翘曲变形行为的机理分析

在实际的工程项目中，钢板经过平整后在检测过程中表面会变得平直，钢板表面无翘曲和弯曲缺陷的存在，但沿着轧制的方向进行表观平直带钢进行裁切加工后，钢材就会出现严重的翘曲变形行为，且产生的翘曲高度是各不相同的，如图1所示，表观平直带钢的裁切加工后的翘曲变形行为给使用者带来了严重的影响，因此，对于表观平直带钢的裁切后的翘曲变形分析成为现代工程中需要重点解决的问题。

图1 表观平直带钢裁切加工后产生的翘曲变形图

通过分析相关的板材裁切加工理论和板材的平整轧制加工过程中值，表观平直带钢裁切加工后产生的翘曲变形机理如下：表观平直带钢在平整加工后在钢材的纵向塑性区存在着沿着宽度方向分布不均匀的塑性应变，由于变形的协调作用，会在表观平直带钢的内部产生不相等的压应力，但这些分布不均的压应力还不能够引起板材的弯曲变形，但当表观平直带钢裁切加工的过程中，会使得板材的应力进行释放，使得板材内部的应力进行重新的分布，这些重新分布的板材内部应力使得板材的产生屈曲变形，最后造成整个板材产生翘曲变形的行为，将板形平直度缺陷分为瓢曲和弯曲两大类，如图2所示。

图2 板材平直度缺陷分类

3 表观平直带钢裁切加工后产生翘曲原因分析

（1）表观平直带钢裁切加工后的翘曲残余应力分析。在对实际的表观平直带钢裁切加工后选取相关的翘曲样本，通过采用小孔释放法测量了表观平直带钢翘曲样本的表面残余应力，通过测量发现，表观平直带钢裁切加工后产生翘曲行为的翘曲样本正反面的残余应力是不一样的，正面为拉应力，反面为压应力，在表观平直带钢裁切翘曲样本的中央处残余应力最大，两侧最小，由此可知表观平直带钢裁切加工后的产生的残余应力分布及大小决定了表观平直带钢裁切加工的弯曲方向和程度。

（2）表观平直带钢裁切加工后尺寸与翘曲关系分析。通过对表观平直带钢不同的加工位置进行试验可知，表观平直带钢裁切加工后产生的翘曲变形行为与表观平直带钢的裁切加工的位置有很大的关系，主要是由于在表观平直带钢的每一个塑性变形区都存在一个临界的切条数，当切条数大于临界的切条切分条数时，裁切后产生的切条塑性应变差不能够达到屈曲临界的载荷值，使得表观平直带钢裁切加工后不会产生翘曲变形，反之，则会造成表观平直带钢裁切后产生翘曲变形行为。

4 防止表观平直带钢裁切加工产生翘曲变形的措施

（1）平整过程合理的控制平整机的张力，减少表观平直带钢的内部残余应力。由以上分析知，表观平直带钢裁切加工后造成翘曲变形的主要原因是由于残余应力所造成的，为此在表观平直带钢的平整加工过程中，对于平整机的张力就需要严格的进行控制，切不可为了增加产量而随意的增加平整机的张力，造成表观平直带钢内部残余应力的增加，这就很容易造成裁切后产生翘曲变形行为，同时在保证表观平直带钢的延伸率和板形的情况下，严格的控制平整机的弯辊力，有效的控制表观平直带钢裁切加工后造成翘曲变形。

（2）加强平整机上下辊的粗糙度检测。表观平直带钢在平整机的平整过程中，不仅要求板材的表面无缺陷，而且还需要加工均匀，板材表面的粗糙度值较低，因此在表观平直带钢的平整机加工过程中，要时刻的对平整机的上下辊的粗糙度进行检测，同时在保证上下辊的粗糙度的同时会降低表观平直带钢表面的不均匀变形，从而可以有效的避免表观平直带钢裁切加工后的额翘曲变形行为。

5 结论

综上所述，表观平直带钢在裁切加工后产生翘曲变形行为的主要原因是由于钢材内部的残余应力所造成的，在实际的平整和裁切加工过程中，要尽可能的减少表观平直带钢的表面残余应力，采用科学的手段制定合理的加工方式来减少表观平直带钢的翘曲变形行为。

参考文献：

[1]戴江波.冷轧宽带钢连续退火线生产线上瓢曲变形的研究[D].北京：北京科技大学，2005.3.

[2]常铁柱.薄宽带钢板形斜向和横向屈曲变形行为研究[D].北京：北京科技大学，2009.

[3]张清东，戴杰涛.带钢板形翘曲变形行为研究[J].北京科技大学学报，2011，33（8）：1006-1012.

[4]何建峰.宝钢镀锡板翘曲原因分析与对策[J].宝钢技术，2004（1）：36-39.

[5]魏立群，柳谋渊，张杏耀，等.平整轧制中轧件L弯成因分析与及对策[J].轧钢，2003，20（2）：20-22.