《钢桶制造技术》

杨文亮 辛巧娟 编著

 

第三章 钢桶制造技术基础

 

第二节 钢桶材料及其要求

一般制桶用薄钢板为冷轧薄钢板或热轧薄钢板，厚度在0.5～1.5㎜之间，钢桶的材料与制桶生产的关系非常密切，材料质量的好坏，直接影响到制桶工艺过程设计、桶件质量和产品的使用寿命，同时还直接影响组织均衡生产和钢桶成本。钢桶的材料费用，往往要占钢桶成本的60～80%，特别是在大批量生产中，制桶工艺对材料会提出更严格的要求。因此，一方面应提高产品结构的工艺性，以改变制桶过程中的变形条件，来降低对材料的要求，另一方面提高和稳定材料质量，以适应制桶过程的变形要求，生产出优良的钢桶。制桶工艺对材料有如下要求：

一、应具有良好的冲压性能

钢桶的多数部件都通过冲压获得的，由于不同的冲压加工方法对其材料要求不同，所以同样的材料在不同的工序中所产生的效果也不同。

1．材料应具有良好的塑性

在变形区部位，材料内部应力主要是拉应力，其变形主要是伸长和厚度变薄。当主要变形部位超过成形极限时，便会引起破裂。因此，要求材料要有良好的塑性和塑性变形稳定性。塑性好的材料，允许成形极限范围大，这样可减少工序，减少因材料不良而产生的废、次品。

影响材料塑性的是化学成分、金相组织和机械性能。一般来说，钢中的碳、硅、磷、硫的含量增加，都会使材料的塑性降低，脆性增加，含碳量对材料的塑性影响很大，一般认为含碳量不超过0.05～0.15%的低碳钢具有良好的塑性。含硅量在0.37%以下的钢，对塑性影响不大，但大于这一数值即使含碳量很低也会使钢板变得又硬又脆。硫化物促使条状组织产生，也使塑性降低。因此，制桶多用优质低碳钢板。

钢板的晶粒大小对塑性影响也很大，晶粒大，塑性降低，容易破裂。粗大的晶粒在冲压成形时，在桶件表面上会留下粗糙的“桔皮”。晶粒过细则弹复现象增加。因此，板材晶粒大小应适中。一般认为0.8～2毫米的板材，按标准，晶粒度以5～99级为好。同一批钢板，相邻级别以不超过2～5级为宜，相邻级别越接近，表明晶粒度越均匀。

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

2．材料应具有抗压失稳起皱的能力

在变形区部位，当材料内部主要是压缩应力时，易产生失稳起皱。因此要求材料具有一定的塑性，同时也要求具有很高的抗压失稳起皱的能力。这种能力与弹性模数（E）、屈强比和板厚方向性系数Υ有关。例如当低碳钢的δs/δb=0.57时，其极限拉伸系数为m=0.48～0.5，而65Mn的δs/δb=0.63，其极限拉伸系数为m=0.68～0.7，这说明，δs/δb小，极限变形程度大。Υ值越大，变形程度也越大。

二、应具有良好的钢板表面质量

1．钢板表面应光洁：表面如有擦伤、麻点、划痕、气孔和缩孔等缺陷，或材料断面上有分层现象时，则在制桶过程中，在有缺陷部位会产生应力集中而引起破裂。

2．表面平整：材料表面翘曲不平，会影响剪切和冲压时的定位不稳而造成废品，或因在冲裁过程中钢板变形时的展平作用而损坏冲头。在变形工序中，钢板表面的平直度也会影响材料流向，引起局部皱纹或开裂。

3．表面无锈：钢板表面有锈，不利于冲压加工，会损坏模具，而且还影响焊接、涂漆工序的正常进行。

三、厚度公差应符合国家标准

厚度公差的大小，是钢板轧制精度的主要标志，也是影响制桶质量稳定性的重要因素之一。冲压模具一定的间隙，适应于一定的毛坯厚度，厚度超差则影响产品质量。过薄则回弹难以控制；过厚会拉伤桶件表面，甚至会损坏设备和模具，并增加不必要的材料消耗。

四、外形尺寸公差应符合标准

板料的外形尺寸是以最佳的排样方案选定的。外形尺寸超差，或用别的尺寸规格代替，均会引起材料消耗的增加和劳动力的浪费，有时外形尺寸超差，会造成进料阻力不均而合使废次品增加。

在钢桶封闭器生产时，板材由于轧制或压力加工变形，要产生冷作硬化，其特征是δs、δb提高，塑性下降。为保证后续变形工序得以继续进行而不致破裂，可采用中间退火使其恢复冲压性能。如200升钢桶封闭器的冲压生产中，经常出现类似情况，退火的方法一般用低温退火（再结晶退火）、高温退火或局部退火等。

低温退火温度一般在600～650℃，于空气中冷却；如果低温退火不能收到良好的效果，可采用高温退火，办法是把材料加热到70～780℃保温后在箱内空气中冷却，一般保温时间为20～40分钟。

 

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