《鋼桶制造技術》

楊文亮 辛巧娟 編著

 

第三章 鋼桶制造技術基礎

 

第二節 鋼桶材料及其要求

一般制桶用薄鋼板為冷軋薄鋼板或熱軋薄鋼板，厚度在0.5～1.5㎜之間，鋼桶的材料與制桶生產的關系非常密切，材料質量的好壞，直接影響到制桶工藝過程設計、桶件質量和產品的使用壽命，同時還直接影響組織均衡生產和鋼桶成本。鋼桶的材料費用，往往要占鋼桶成本的60～80%，特別是在大批量生產中，制桶工藝對材料會提出更嚴格的要求。因此，一方面應提高產品結構的工藝性，以改變制桶過程中的變形條件，來降低對材料的要求，另一方面提高和穩定材料質量，以適應制桶過程的變形要求，生產出優良的鋼桶。制桶工藝對材料有如下要求：

一、應具有良好的沖壓性能

鋼桶的多數部件都通過沖壓獲得的，由于不同的沖壓加工方法對其材料要求不同，所以同樣的材料在不同的工序中所產生的效果也不同。

1．材料應具有良好的塑性

在變形區部位，材料內部應力主要是拉應力，其變形主要是伸長和厚度變薄。當主要變形部位超過成形極限時，便會引起破裂。因此，要求材料要有良好的塑性和塑性變形穩定性。塑性好的材料，允許成形極限范圍大，這樣可減少工序，減少因材料不良而產生的廢、次品。

影響材料塑性的是化學成分、金相組織和機械性能。一般來說，鋼中的碳、硅、磷、硫的含量增加，都會使材料的塑性降低，脆性增加，含碳量對材料的塑性影響很大，一般認為含碳量不超過0.05～0.15%的低碳鋼具有良好的塑性。含硅量在0.37%以下的鋼，對塑性影響不大，但大于這一數值即使含碳量很低也會使鋼板變得又硬又脆。硫化物促使條狀組織產生，也使塑性降低。因此，制桶多用優質低碳鋼板。

鋼板的晶粒大小對塑性影響也很大，晶粒大，塑性降低，容易破裂。粗大的晶粒在沖壓成形時，在桶件表面上會留下粗糙的“桔皮”。晶粒過細則彈復現象增加。因此，板材晶粒大小應適中。一般認為0.8～2毫米的板材，按標準，晶粒度以5～99級為好。同一批鋼板，相鄰級別以不超過2～5級為宜，相鄰級別越接近，表明晶粒度越均勻。

材料塑性的高低，通常用延伸率（δ），屈強比（δs/δb）表示，延伸率δ值越大，塑性越好，屈強比δs/δb越小，塑性越好。

2．材料應具有抗壓失穩起皺的能力

在變形區部位，當材料內部主要是壓縮應力時，易產生失穩起皺。因此要求材料具有一定的塑性，同時也要求具有很高的抗壓失穩起皺的能力。這種能力與彈性模數（E）、屈強比和板厚方向性系數Υ有關。例如當低碳鋼的δs/δb=0.57時，其極限拉伸系數為m=0.48～0.5，而65Mn的δs/δb=0.63，其極限拉伸系數為m=0.68～0.7，這說明，δs/δb小，極限變形程度大。Υ值越大，變形程度也越大。

二、應具有良好的鋼板表面質量

1．鋼板表面應光潔：表面如有擦傷、麻點、劃痕、氣孔和縮孔等缺陷，或材料斷面上有分層現象時，則在制桶過程中，在有缺陷部位會產生應力集中而引起破裂。

2．表面平整：材料表面翹曲不平，會影響剪切和沖壓時的定位不穩而造成廢品，或因在沖裁過程中鋼板變形時的展平作用而損壞沖頭。在變形工序中，鋼板表面的平直度也會影響材料流向，引起局部皺紋或開裂。

3．表面無銹：鋼板表面有銹，不利于沖壓加工，會損壞模具，而且還影響焊接、涂漆工序的正常進行。

三、厚度公差應符合國家標準

厚度公差的大小，是鋼板軋制精度的主要標志，也是影響制桶質量穩定性的重要因素之一。沖壓模具一定的間隙，適應于一定的毛坯厚度，厚度超差則影響產品質量。過薄則回彈難以控制；過厚會拉傷桶件表面，甚至會損壞設備和模具，并增加不必要的材料消耗。

四、外形尺寸公差應符合標準

板料的外形尺寸是以最佳的排樣方案選定的。外形尺寸超差，或用別的尺寸規格代替，均會引起材料消耗的增加和勞動力的浪費，有時外形尺寸超差，會造成進料阻力不均而合使廢次品增加。

在鋼桶封閉器生產時，板材由于軋制或壓力加工變形，要產生冷作硬化，其特征是δs、δb提高，塑性下降。為保證后續變形工序得以繼續進行而不致破裂，可采用中間退火使其恢復沖壓性能。如200升鋼桶封閉器的沖壓生產中，經常出現類似情況，退火的方法一般用低溫退火（再結晶退火）、高溫退火或局部退火等。

低溫退火溫度一般在600～650℃，于空氣中冷卻；如果低溫退火不能收到良好的效果，可采用高溫退火，辦法是把材料加熱到70～780℃保溫后在箱內空氣中冷卻，一般保溫時間為20～40分鐘。

 

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