普通厚度与大厚度带钢卷对比。
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最佳精冲:厚度达到12.5毫米的冷轧带钢

精冲是一种很常用的冷轧带钢切割方法,能够满足切割表面平整度要求。但是,如果要求精冲的制成品保留较大的原材料厚度,则所使用的冷轧带钢必须满足一项非常特殊的要求,即其微观结构必须是在整个横截面上形成一层厚而均匀的碳化物,以得到全光亮的冲裁面避免切割撕裂。这不仅要求复杂的轧制和退火工艺,还需要施加极高的轧制力使相应厚度的原材料轧制成形。威尔斯轧机正是为此专门设计的。

在汽车或其他行业内,许多与安全相关的或高负载的产品均由实心部件制成,这样才能承受高应力。比如汽车自动变速箱驻车棘爪或链锯曲轴配重块,它们通过连杆把动力传递给曲轴。制造这类产品的传统工艺是对实心钢块进行机械加工,但这样做的成本非常高,还需要消耗太多能源并产生大量废料。而对具有较大材料厚度的冷轧带钢进行精冲是一种高效的替代方案。为此,威尔斯凭借数十年的丰富经验和高度专业的制造知识生产了厚度可达12.5毫米的冷轧带钢,且能够达到最高精度要求。 

电锯曲柄臂 3D 图示

适合精冲的威尔斯带钢

厚度为7.5–8.5毫米的威尔斯冷轧带钢可以借助高效的精冲工艺生产链锯曲轴配重块。

材料厚度挑战:厚度达12.5毫米的冷轧带钢

生产冷轧带钢必须至少轧掉原材料厚度的25%。举例来说,如果要求最终产品保留10毫米厚的材料,则原材料厚度必须超过13毫米。德国普莱滕贝格威尔斯工厂质量负责人Matthias Nagel这样描述他们在加工过程中遇到的挑战:“随着原材料厚度的增加,需要施加的轧制力将呈指数级增长。我们拥有广泛系列多种加工设备,包括专为满足这种带钢厚度要求而设计的轧机。我们的生产线可以施加高达900吨的轧制力。”他还补充称,这种特殊的材料厚度要求不止需要对轧机进行设计:“以前厚度达到10毫米左右的材料无法卷绕,只能加工成板料。如今,我们可以采用特殊的卷绕系统将厚度高达12.5毫米的冷轧带钢制成卷材。”与板料相比,威尔斯带钢卷材帮助客户显著提高了精加工效率。  

微观结构挑战:均匀的碳化物层使得切割表面无裂纹

Nagel解释道:“微观结构发挥着至关重要的作用,尤其是在对具有较大材料厚度的冷轧带钢进行精冲时。其目标是形成一层厚且均匀的碳化物。在冷轧带钢退火过程中,材料结构中会形成一层所谓的碳化物——即碳嵌入到钢材晶格结构中。简单来说,形成的碳化物结构因退火工艺的不同而异,从类似薄片的连结碳化物到非常精细的、单独的球状碳化物不等。”Nagel举了一个生活中类似的例子来解释精冲为何要求精细的碳化物层:“类似薄片的连结碳化物就像巧克力冰淇淋中的巧克力块一样。当我们用勺子切入冰淇淋时,巧克力脆片会不规则地裂开。但如果将巧克力碎片做成小球状,则在舀起时小球只会被轻轻推开,从而形成平整的切边。”  

精细的球状碳化物使得精冲时的切割表面光洁、无裂纹。但据Nagel透露,要在整个横截面上形成均匀的碳化物层,我们需要对厚带钢进行非常复杂的退火工艺:“普莱滕贝格工厂专门为大横截面的带钢设计了退火系统和工艺。几十年来,我们不断完善,做到了精准的退火温度和时间设置。”这样,威尔斯客户仍然可以对厚带钢材料进行最佳精冲。因此,相较于对实心部件进行机械加工的传统工艺,他们可以通过精冲深挖降本增效潜力。 

不同最终厚度带钢的显微对比
最终厚度为10毫米的冷轧带钢微观结构的显微镜图像(左图:放大20倍,右图:放大1000倍):整个横截面上形成均匀的碳化物层,因此能够进行最佳精冲加工。

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