板材残余应力从哪来搞清楚来源才能对症校平

校平机矫不平板材很多时候不是参数没调对而是没搞清楚板材残余应力从哪来。不同来源的残余应力分布规律不一样校平策略也应该不一样。用同一套参数去矫不同应力来源的板材效果自然参差不齐。今天就来讲讲板材残余应力的五大来源以及怎么根据应力来源调整校平思路。一、轧制应力——最主要的残余应力来源绝大多数板材的残余应力是在轧制阶段产生的。轧制时板材通过轧辊上下表面变形量不完全一致。上表面和轧辊接触摩擦力大变形受阻下表面自由变形延伸更充分。这种上下变形不均导致板材厚度方向产生应力梯度出轧机后应力锁定在板材内部。轧制应力的典型表现是板材出现纵向弯曲也就是沿轧制方向向上或向下翘曲。向上翘说明上表面残余压应力大向下翘说明下表面残余压应力大。校平机矫这种变形效果最好因为反复弯曲正好能释放厚度方向的应力梯度。热轧板的轧制应力比冷轧板大。热轧终轧温度800至900度冷却过程中板材表面先冷收缩芯部后冷产生热应力。这种热应力和变形应力叠加总残余应力可达200至400MPa。冷轧板没有大温差冷却问题残余应力通常在100至200MPa。二、冷却应力——厚板的主要问题板材轧后冷却时表面和芯部的冷却速度不一样。表面直接接触空气或冷却水降温快芯部靠热传导散热降温慢。表面先收缩芯部还热着不让缩表面就被芯部撑住了产生拉应力芯部受压应力。冷却应力在厚板上特别明显。10mm以上的中厚板表面和芯部温差可达100度以上冷却应力占残余应力总量的40%至50%。薄板表面和芯部温差小冷却应力占比不到20%。冷却应力的特点是分布均匀但数值大板材不会产生明显方向性变形但整体应力水平高。这种板材校平后容易时效变形因为应力释放是一个缓慢过程。厚板校平建议采用多遍小压下量每遍释放一部分应力避免一遍矫太猛导致应力集中。三、切割应力——下料后的新增应力板材从大板上切割下来成小块切割过程会在边缘产生新的残余应力。不同切割方式的热输入不同应力大小也不同。火焰切割热输入最大切割边缘温度可达1500度以上热影响区宽度3至6mm。切割后边缘快速冷却收缩产生很大的拉应力。火焰切割的板材如果不先去应力直接校平边缘容易在校平过程中开裂。等离子切割热输入中等热影响区1至3mm残余应力比火焰切割小50%左右。激光切割热输入最小热影响区0.5mm以内残余应力很小基本不影响后续校平。水切割没有热输入不产生热应力但切口表面有机械挤压应力数值很小可忽略。切割应力的特点是集中在板材边缘板材中间几乎没有。校平这种板材时边缘和中间的应力分布不均匀如果用均匀压下量边缘可能过矫而中间欠矫。建议切割件校平前先做应力消除处理或者采用分段递减压下量。四、焊接应力——焊后板材的特有问题焊缝及附近区域在焊接过程中被加热到熔点以上冷却后收缩产生拉应力。焊缝远处的母材产生相应的压应力来平衡。焊接残余应力可达材料屈服强度的50%至80%比轧制应力还大。焊接应力对校平的影响很复杂。焊缝所在位置应力最大远离焊缝逐渐减小。如果板材有多条焊缝应力场叠加后分布很不规则。校平机用均匀辊缝去矫不规则应力场很难一次矫平。焊后板材建议先做整体去应力退火把焊接应力降到100MPa以下再校平。直接上校平机矫焊后板材不仅效果差焊缝还可能在弯曲过程中开裂。五、运输和存储应力——容易被忽略板材在运输和存储过程中也会产生残余应力。吊装时板材自重导致弯曲如果吊点位置不对板材会产生塑性变形留下弯曲应力。堆放时底层板材承受上面所有板材的重量长时间受压可能产生蠕变变形。存储应力虽然不大通常在20至50MPa但叠加在轧制应力上会让板材变形更复杂。有些板材出厂时是平的到用户手里却弯了往往就是运输和存储应力导致的。这种应力比较好处理校平机一遍就能释放掉。关键是要意识到这个问题别把运输变形误认为是轧制变形用矫轧制应力的参数去矫运输应力反而可能过矫。六、怎么判断应力来源看板材变形形态可以初步判断应力来源。沿轧制方向弯曲多半是轧制应力。边缘局部翘曲或波浪多半是切割应力。焊缝附近凸起或凹陷是焊接应力。整体缓慢弯曲没有明显方向可能是冷却应力或存储应力。搞清楚应力来源校平参数就能更有针对性。轧制应力用标准递减压下量切割应力重点关注边缘焊接应力先退火再矫存储应力一遍轻矫即可。对症下药校平效果自然好得多。