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1 概述 所謂呂德斯帶是指退火的低碳鋼薄板在沖壓加工時，由于局部的突然屈服產(chǎn)生不均勻變形，而在鋼板表面產(chǎn)生條帶狀皺褶的一種現(xiàn)象，如圖1所示。 對沖壓件來說，呂德斯帶的出現(xiàn)是不容許的，它會使工件表面產(chǎn)生皺褶，影響工件的表面質(zhì)量。對于承受高壓沖擊載荷的鋼質(zhì)薄壁高壓容器來說，呂德斯帶還會使容器在使用中產(chǎn)生體裂，造成傷亡事故，嚴重影響容器的使用性能。因此，探討如何預防呂德斯帶的產(chǎn)生有實用意義。 2 呂德斯帶形成的原因 當退火低碳鋼薄板進行沖壓時，其應力一日接近屈服點，變形就會首先在應力集中的區(qū)域開始，拼立即出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，應力下降。在這一應力作用下，變形在這個區(qū)域可以繼續(xù)進行到一定程度，這時在變形區(qū)和未變形區(qū)的交界處會產(chǎn)生較大的應力集中和屈服，使得變形區(qū)逐漸向未變形區(qū)擴展。但是，在離變形區(qū)較遠的地方，仍然不會發(fā)生變形，于是就形成了狹窄的條狀區(qū)，即呂德斯帶。 由上述可知，閂德斯帶的產(chǎn)生是與低碳鋼存在屈服現(xiàn)象相聯(lián)系的。屈服現(xiàn)象的出現(xiàn)是巾于溶解在鋼中的碳、氟等原子在位錯周圍聚集形成的—種原子云而引起的。這種原子云稱作柯氏氣團。 金屬的變形是通過位錯運動來實現(xiàn)的，然而由于柯氏氣團的存在，使得位錯運動受到阻力，要使位錯繼續(xù)運動，就必須要有比位錯正常運動高的應力，才能使位錯與氣團分離，因而產(chǎn)生上屈服點。當位錯移動一段距離后，就可以擺脫氣團的阻力而在正常的應力下運動，這個應力就足下屈服點。因此，可以認為柯氏氣團的存在是產(chǎn)生呂德斯帶的根本原因。 3 預防措施 由呂德斯帶形成過程可知，它的產(chǎn)生必須具備下列條件： (1)金屬有屈服現(xiàn)象，即金屬處于退火狀態(tài)。 (2)沖壓加工時，金屬在屈服階段產(chǎn)生較小的變形量。 圖1所示產(chǎn)品是用低碳鋼沖壓成形的薄壁容器，其生產(chǎn)工藝如下： 毛坯準備--多次拉伸(中間退火)--壓底--次口部退火--縮口--二次口部退火--機加工。 呂德斯帶就是在縮口工序產(chǎn)生的。一次口部退火時，受熱傳導的影響，斜肩處也產(chǎn)生退火，縮口時，斜肩附近的區(qū)域變形量很小，符合呂德斯帶產(chǎn)生的條件。產(chǎn)生的呂德斯帶也正好位于這個區(qū)域(如圖1所示)。經(jīng)口部退火的成品，在使用過程中若再產(chǎn)生小的塑性變形，同樣還會在這一區(qū)域產(chǎn)生呂德斯帶。 鑒于上述呂德斯帶的產(chǎn)生條件，在進行沖壓工藝設(shè)計時，可采取如下預防措施(以圖1產(chǎn)品為例)： (1)口部退火時，盡量縮短退火區(qū)長度，以降低斜肩附近區(qū)域的熱影響溫度，提高該區(qū)域的變形抗力，減小局部屈服的傾向性，可有效預防呂德斯帶的產(chǎn)生。 (2)降低末次拉伸的口部加工率，取消一次口部退火工序，壓底工序完成后直接進行縮口，使容器斜肩部位處廠連續(xù)兩次冷加工硬化狀態(tài)，這樣，縮口時變形部位無屈服現(xiàn)象，可杜絕呂德斯帶的產(chǎn)生。此方法只適用于縮口加工率較低的產(chǎn)品。這里需要特別指出的是：對于口部壁厚在1mm左右的無斜肩薄壁制品，縮口加工率很低，即使采用上述措施，仍難收到良好效果。若取口壁厚過小，其徑向變形抗力過低，縮口時會產(chǎn)生通體折疊。對于此類制品可采用如下措施： 增加末次拉仲半制品的長度，縮短一次口部退火變色區(qū)長度。采取這種措施，叫防止縮口時產(chǎn)生通體折疊，至于產(chǎn)生的呂德斯帶，因其集中在口部退火變色區(qū)內(nèi)，可在以后的機加工序中切除。 (3)改進原材料的澆鑄上藝，以減少原材料中氣體原子特別是氮原子的含量。 氮是隨爐料進入鋼中的。在冶煉過程中，鋼液也從爐氣中吸收一部分氮。因此鋼中不可避免地存在一些氮。對于原材料的澆鑄，建議采用真空澆鑄技術(shù)，對鋼液進行脫氣處理，以減少鋼中氣體含量，使鋼液更純凈、組織更致密，從而提高鋼液質(zhì)量。 在條件允許情況下，直接選用無間隙原子鋼(IF鋼)作為原材料，可杜絕呂德斯帶的產(chǎn)生。 (4)產(chǎn)品技術(shù)要求允許的情況下，可取消二次口部退火工序，可有效地預防成品在使用過程中產(chǎn)生呂德斯帶，若成品能在時效期內(nèi)使用，也能有效防止呂德斯帶的產(chǎn)生。 以上措施，若能在設(shè)計工藝時綜合利用，能最有效地防止呂德斯帶的產(chǎn)生。 4 結(jié)束語 呂德斯帶是在一定條件下產(chǎn)生的加工缺陷，其預防措施的制定也是以防止其產(chǎn)生條件的形成為原則，具體措施隨產(chǎn)品不同而異。在我公司近年的新產(chǎn)品試制中，都不同程度地采用了上述措施，有效防止了呂德斯帶的產(chǎn)生，收到良好效果。 |