700 MPa級高強鋼縱剪邊部多肉缺陷的原因分析

任振遠，王朋飛

（1.唐山不銹鋼有限責任公司，河北 唐山 063105；2.河北省鍍錫基板技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 唐山 063105）

某用戶使用700 MPa級高強鋼，經(jīng)縱剪分條后焊接為圓管作為汽車零部件使用。該用戶在縱剪后原料邊部出現(xiàn)多肉缺陷，由于邊部質(zhì)量差不滿足焊接要求導致無法使用，損失較大。

1 縱剪邊部多肉缺陷原因分析

1.1 邊部多肉缺陷形貌

鋼卷經(jīng)縱剪后，觀察鋼板橫截面的形貌，可看出縱剪切邊不良缺陷形貌分兩種：一種為周期性缺陷，另種為非周期性缺陷（見圖1和圖2）。

圖1 周期性多肉、凹口缺陷

圖2 非周期性多肉缺陷

1.2 化學成分、拉伸性能及金相組織分析

1.2.1 化學成分

采用ARL4460型直讀光譜儀對700 MPa級熱軋高強鋼板的化學成分進行測試（見表1）。

表1 高強鋼化學成分%

由表1可看出，該高強鋼的化學成分滿足標準要求。

1.2.2 拉伸性能

在邊部多肉位置附近沿縱向截取拉伸試樣，采用Z330E型330 kN電子拉力試驗機進行室溫拉伸試驗（見表2）。

表2 高強鋼拉伸性能

由表2可看出，該高強鋼的拉伸性能滿足標準要求。

1.2.3 顯微組織

分別在邊部多肉位置和邊部正常位置鋼板上截取金相試樣。經(jīng)磨制、拋光，用質(zhì)量分數(shù)4%的硝酸酒精溶液腐蝕后，采用Axiover 40MAT型光學顯微鏡觀察鋼板橫截面的微觀形貌（見圖3）。

圖3 鋼板橫截面的金相組織

由圖3可看出，邊部多肉位置和邊部正常位置金相組織相同，均為鐵素體+珠光體組織，晶粒度12級，滿足晶粒度≥7級要求；帶狀組織評級均為2.5級，滿足帶狀組織≤3級要求，金相組織無異常。

1.3 縱剪設(shè)備及參數(shù)分析

1.3.1 縱剪設(shè)備

因縱剪邊部缺陷有周期性規(guī)律，且周期的長度與圓盤剪刀具的長度相近，因此調(diào)查縱剪過程中圓盤剪刀具磨損情況。經(jīng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)縱剪后圓盤剪刀具已崩刀出現(xiàn)缺口（見圖4）。

圖4 圓盤剪刀具崩刀口

由圖4可看出，圓盤剪刀具有崩刀缺口是導致縱剪過程中邊部出現(xiàn)周期性多肉、凹坑缺陷的原因。

1.3.2 縱剪參數(shù)

影響縱剪切邊質(zhì)量的主要參數(shù)為圓盤剪側(cè)間隙和重合量，側(cè)間隙調(diào)整主要是為了減少剪切毛刺、浪邊等質(zhì)量缺陷以及降低機械過載，其大小由鋼板的物理性能及厚度決定。側(cè)間隙過大時，剪切時會產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象；側(cè)間隙過小時，會導致設(shè)備超載、刀刃磨損快、切邊發(fā)亮、毛邊過多[1]。

剪刃重合量的設(shè)定與鋼板的厚度、材質(zhì)及刀具強度和硬度有關(guān)。重合量過大，容易使鋼帶邊緣和圓盤剪剪刃摩擦，影響鋼帶邊緣質(zhì)量；重合量過小，可能使鋼帶剪不斷（見圖5）。

圖5 圓盤剪側(cè)間隙和重合量定義

通過調(diào)查用戶端縱剪參數(shù)，圓盤剪重合量參數(shù)選擇正常，側(cè)間隙參數(shù)選擇偏小，如表1所示。

表3 圓盤剪側(cè)間隙參數(shù) mm

用戶為保證焊縫質(zhì)量，要求分條卷T度（單卷分條最大寬度-最小寬度的值）在0.5 mm以內(nèi)，縱剪廠家為保證小T度，調(diào)小側(cè)間隙參數(shù)。根據(jù)側(cè)間隙參數(shù)對切邊質(zhì)量的影響規(guī)律，側(cè)間隙參數(shù)越小，越容易出現(xiàn)邊部多肉、凹坑缺陷。

2 分析結(jié)論及改善措施

根據(jù)上述分析結(jié)果可知，圓盤剪刀具有崩刀缺口，圓盤剪剛度不足，是導致縱剪過程中邊部出現(xiàn)周期性多肉、凹坑缺陷的原因。圓盤剪側(cè)間隙參數(shù)設(shè)定過小，是導致縱剪過程中邊部出現(xiàn)非周期性多肉、凹坑缺陷的原因。

為改善縱剪邊部多肉問題，建議用戶一是尋找縱剪加工能力強的企業(yè)，二是在新企業(yè)加工時，根據(jù)材料厚度及強度情況，優(yōu)化圓盤剪側(cè)間隙參數(shù)。用戶采取措施后，后續(xù)加工未出現(xiàn)邊部質(zhì)量問題。

3 結(jié)論

1）圓盤剪剛度不足、圓盤剪側(cè)間隙參數(shù)設(shè)定過小是導致縱剪出現(xiàn)邊部多肉、凹口缺陷的原因。

2）通過選擇縱剪加工能力強的新企業(yè)，并調(diào)整圓盤剪側(cè)間隙參數(shù)，縱剪后邊部質(zhì)量良好，在后續(xù)加工中未出現(xiàn)多肉缺陷，提升了產(chǎn)品質(zhì)量。