冷拉鋼是機加常用材料。常見的冷拉鋼有冷拉圓鋼、冷拉扁鋼、冷拉六角棒等,材質(zhì)通常為不銹鋼、碳素鋼、易切鋼、軸承鋼等。
經(jīng)冷拉拔加工而成的鋼材,具有尺寸精度高、表面光亮的特點。實際生產(chǎn)中,這種優(yōu)勢只針對熱軋材,與其他的光亮材相比,如剝皮材或拋光材,冷拉鋼因為表面裂紋出現(xiàn)的幾率更高,處于劣勢。
冷拉鋼的裂紋通常很表淺,往下拋20~50絲即可消除,屬于輕微裂紋。廠商一般直接就處理掉。如果與供應商溝通,得到的回答也說是正,F(xiàn)象。
冷拉鋼的這種輕微裂紋,到底是否正常,如何解釋呢?
從鋼坯生產(chǎn)流程來看,鋼材裂紋的產(chǎn)生,與以下三個因素密切相關。
①鋼中夾雜物。軋制時,鋼水中存在夾雜物,且氧含量較高,產(chǎn)生氧化物,在制造過程中并不能徹底清理,從而產(chǎn)生裂紋。
②表面折疊。鋼材在軋制過程中產(chǎn)生了折疊,使得鋼材表面呈現(xiàn)出沿軋制方向成直線狀或鋸齒狀的裂紋。
③皮下氣泡。有些皮下氣泡距離表面較近,加熱時,當鋼坯表面發(fā)生氧化或燒損時,皮下氣泡便會暴露出來,發(fā)生氧化,無法焊合,從而產(chǎn)生裂紋。
以上三種因素,屬于軋制缺陷,與冷拉鋼表面的裂紋相關嗎?
似乎不能排除,但不能完美解釋。
理由一,冷拉鋼的鋼坯,通常都是大廠出貨(供應商也是這么說的),大鋼廠嚴格的檢驗規(guī)范使不良品流入市場的可能性非常之低。
理由二,軋制缺陷導致的裂紋,不會如此輕微表淺,冷拔鋼坯要經(jīng)過酸洗,酸洗之后,裂紋基本一目了然,拉拔廠不會視而不見。
理由三,最關鍵一點,同樣光亮棒,原料同樣熱軋而來,剝皮材發(fā)生同樣裂紋的幾率為何更低?
冷拉鋼的這種輕微裂紋,更應該從其成型工藝來討論。
冷拔,或稱冷拉,指在常溫條件下,對金屬施加拉力,使其通過模具的模孔,獲得特定形狀和尺寸制品的塑性加工方法。拉拔通常不會一次成型,截面形狀由大變小,最終獲得理想的尺寸,要經(jīng)過多道次拉拔。
在鋼坯沒有先天不良的情況下,外加拉力這個后天因素,是導致裂紋的罪魁禍首。
受力分析(以圓鋼拉拔為例)
整體而言,在橫向上,鋼坯受到了拉力;在縱向上,鋼坯受到了模孔的壓力。受到外界這兩種力,鋼坯內(nèi)部分別產(chǎn)生拉應力和壓應力來抵抗變形。
在局部,變形區(qū),由于模具的模孔與鋼坯之間接觸摩擦力的阻滯作用,鋼坯表面層的流動速度低于中心部分,于是表面層還受接觸面同方向的附加拉應力,中心部分還受垂直于接觸面的附加壓應力。
影響因素
①不管是擠壓、軋制,還是鍛造坯料,內(nèi)外層的機械性能都是不均勻,內(nèi)層的強度要低于表面層。
②內(nèi)外層的塑性流動速度不同,變形不均勻。
③受力。
不同方向的應力,作用于不同強度且流動速度不同的鋼體,很容易因為局部受到的應力超過超過局部的強度極限,而產(chǎn)生裂紋。這種裂紋可以發(fā)生于表面,也可以發(fā)生于內(nèi)部。這是拉拔材料的先天原罪。
雖然拉拔力要經(jīng)過精確的數(shù)學計算,但對拉拔工藝來說,裂紋似乎總在不經(jīng)意間悄悄來臨。 |