板材折弯裂纹原因分析与应对措施

【摘 要】 机车钢结构主要受力部件大都采用Q345系列板料成型。近几年来，经常出现板料批量折弯裂纹的情况，给企业造成了巨大的经济损失；本文主要分析了造成弯曲裂纹的原因，结合工艺改进提出了解决的措施，提高材料利用率，减少企业的经济损失。

【关键词】 折弯裂纹 原因分析 应对措施

1 前言

Q345系列板材由于具有良好的综合力学性能、焊接性能及低温冲击韧性，被广泛应用机车车体钢结构主要受力部件等焊接结构件中。近几年来，部分板材材质磷、硫等元素含量达到允差上限，使得其塑性和韧性有所下降。同时在工艺编制及生产过程中，为了提高板材的利用率，降低成本，对板材实施套裁下料。通过套裁下料，板材利用率可以达到85%以上，对套裁下料的钢板进行弯曲压制成形时，经常发现钢板沿着压弯的地方出现裂纹或断裂现象，造成批量零件报废，给企业带来巨大的经济损失。随着越来越多的结构件需要采用板料成型，解决板料成型时出现裂纹或断裂质量问题就非常重要。

2 原因分析

（1）过去同样的设备、工艺、板材材质，生产过程中很少出现折弯裂纹的情况，但近几年却频繁出现。经过取样做材质化验及弯曲试验发现，一些批量的钢材材质中磷、硫等元素含量达到允差上限，或含量分布不均，导致板材塑性和韧性有所下降，容易造成弯曲裂纹的发生。

（2）Q345系列热轧钢板由钢坯轧制而成，轧制是沿着一个方向变形和延伸，总变形量较大，所以轧制的钢板有一定的方向性（即板材的纤维方向），垂直于轧制方向为横向，沿着轧制方向为板材的纤维方向，因此造成了钢板横向与纵向的机械性能有一定的差别。在压弯成型时，发现压弯处有裂纹的零件，制成拉伸试样，进行拉伸试验。表1为选取了以Q345C钢板为列的拉伸试验数据，从表1Q345C钢板拉伸试验数据可以看出，钢板横向的塑性和韧性性能低于纵向，通过对钢板进行拉伸试验，进一步证明了横向性能比纵向差。

钢板下料后，冷压弯曲时，当压弯的方向与轧制方向垂直时（横向），由于横向的塑性和韧性性能较低，零件在压弯处易开裂。可见折弯线方向与纤维方向一致时容易出现弯曲裂纹的情况。

（3）在实际生产过程中不难发现，板材折弯成型的半径R越小，对材料的延展率要求越高。对于厚板折弯成型，成型的半径R如果小于或等于板厚，或者成型角度大于90°时都容易出现弯曲裂纹的情况。

（4）成型胎模的原因。通常机械折弯机的下胎模是固定的，而数控折弯机是带滚轴的可调胎模，由于固定胎模，槽口棱角尖利，对板料的摩擦系数大，在产品成型过程中对成型拉伸部位不能及时补料，造成成型拉裂，也是容易造成弯曲裂纹的原因之一。

3 预防措施

钢板沿着压弯的地方出现裂纹或断裂现象是由于钢板的塑性和韧性性能较低引起。因此预防措施主要是提高钢板的塑性和韧性性能：

（1）理论上我们可以使用往复轧制的钢板，此类钢板的纵、横向性能差别小，冲压性能好，折弯成型时不易产生弯曲裂纹。

（2）对每批钢板均要提出其化学成分、相关元素含量的标准，并进行弯曲或拉伸试验，确保钢板的纵向、横向塑性和韧性性能满足要求。

（3）在编排套裁下料工艺时，一定注意钢板轧制方向，如有折弯产品，折弯方向应与纤维方向垂直，这样在折弯时可以避免由该原因引起的裂纹产生。

4 改进及应对措施

如果以上措施仍然不能避免在折弯成型时出现裂纹或断裂现象，应及时采取必要的补救办法，防止出现废品，造成损失。可采用的改进及应对措施主要有：

（1）对已下料的板材进行900℃正火处理。正火可以细化晶粒，均匀组织，改善钢板的综合机械性能，在不降低强度的条件下，提高钢板的塑性和韧性。

在压弯成型时，将压弯处有裂纹的零件，制成拉伸试样，采用900℃空冷正火处理后进行拉伸试验，表2为Q345C钢板拉伸试验数据，从表2正火态的Q345C钢板拉伸试验数据可以看出，强度基本没有变化，但伸长率横向与纵向变化很大，和热轧态相比，提高了10%左右，而且横向与纵向的伸长率基本相同，因此热处理后的钢板塑性和韧性提高很多，基本能够满足弯曲要求。对发现裂纹的零件，进行了880℃正火处理，处理后进行压弯成型，未发现裂纹。

（2）结合设计图纸、现场工艺，在不影响设计要求的情况下，可以进行必要的工艺改进，将折弯成型的半径R增大，降低它对材料塑性和韧性的要求，可大大避免了折弯裂纹的发生。

（3）折弯机成型时，尽量采用下胎模可调并且带有滚轴的数控折弯机，减少胎模对板料的摩擦系数，为产品成型过程中对成型拉伸部位能及时补料创造条件，避免成型拉裂现象的发生。

5 结语

通过Q345C钢板弯曲断裂原因试验，结合工艺改进在实际生产中的运用情况，制定出预防板材弯曲断的措施及补救措施。经过一段时间跟踪运用，基本解决了批量折弯裂纹的惯性质量问题，提高了产品成型质量的稳定性，为公司降低生产成本作出了应有的贡献。