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冷拉钢表面裂纹之形成原理
作者:this | 发布时间: 2019-06-24

冷拉钢是机加常用材料。常见的冷拉钢有冷拉圆钢、冷拉扁钢、冷拉六角棒等,材质通常为不锈钢、碳素钢、易切钢、轴承钢等。

经冷拉拔加工而成的钢材,具有尺寸精度高、表面光亮的特点。实际生产中,这种优势只针对热轧材,与其他的光亮材相比,如剥皮材或抛光材,冷拉钢因为表面裂纹出现的几率更高,处于劣势。

冷拉钢的裂纹通常很表浅,往下抛20~50丝即可消除,属于轻微裂纹。厂商一般直接就处理掉。如果与供应商沟通,得到的回答也说是正常现象。
冷拉钢的这种轻微裂纹,到底是否正常,如何解释呢?
从钢坯生产流程来看,钢材裂纹的产生,与以下三个因素密切相关。
①钢中夹杂物。轧制时,钢水中存在夹杂物,且氧含量较高,产生氧化物,在制造过程中并不能彻底清理,从而产生裂纹。
②表面折叠。钢材在轧制过程中产生了折叠,使得钢材表面呈现出沿轧制方向成直线状或锯齿状的裂纹。
③皮下气泡。有些皮下气泡距离表面较近,加热时,当钢坯表面发生氧化或烧损时,皮下气泡便会暴露出来,发生氧化,无法焊合,从而产生裂纹。
以上三种因素,属于轧制缺陷,与冷拉钢表面的裂纹相关吗?
似乎不能排除,但不能完美解释。
理由,冷拉钢的钢坯,通常都是大厂出货(供应商也是这么说的),大钢厂严格的检验规范使不良品流入市场的可能性非常之低。
理由二,轧制缺陷导致的裂纹,不会如此轻微表浅,冷拔钢坯要经过酸洗,酸洗之后,裂纹基本一目了然,拉拔厂不会视而不见。
理由三,最关键一点,同样光亮棒,原料同样热轧而来,剥皮材发生同样裂纹的几率为何更低?
冷拉钢的这种轻微裂纹,更应该从其成型工艺来讨论。
冷拔,或称冷拉,指在常温条件下,对金属施加拉力,使其通过模具的模孔,获得特定形状和尺寸制品的塑性加工方法。拉拔通常不会一次成型,截面形状由大变小,最终获得理想的尺寸,要经过多道次拉拔。
圆钢拉拔简图
在钢坯没有先天不良的情况下,外加拉力这个后天因素,是导致裂纹的罪魁祸首。
受力分析(以圆钢拉拔为例)
整体而言,在横向上,钢坯受到了拉力;在纵向上,钢坯受到了模孔的压力。受到外界这两种力,钢坯内部分别产生拉应力和压应力来抵抗变形。
在局部,变形区,由于模具的模孔与钢坯之间接触摩擦力的阻滞作用,钢坯表面层的流动速度低于中心部分,于是表面层还受接触面同方向的附加拉应力,中心部分还受垂直于接触面的附加压应力。
影响因素
①不管是挤压、轧制,还是锻造坯料,内外层的机械性能都是不均匀,内层的强度要低于表面层。
②内外层的塑性流动速度不同,变形不均匀。
③受力。
不同方向的应力,作用于不同强度且流动速度不同的钢体,很容易因为局部受到的应力超过超过局部的强度极限,而产生裂纹。这种裂纹可以发生于表面,也可以发生于内部。这是拉拔材料的先天原罪。
虽然拉拔力要经过精确的数学计算,但对拉拔工艺来说,裂纹似乎总在不经意间悄悄来临。

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