冷弯薄壁型钢[知识研究]
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冷弯薄壁型钢简介
刘木禾
业界荟萃
1
冷轧简介
• 1、定义 • 2、优缺点 • 3、与热轧的区别 • 4、工艺 • 5、用途
业界荟萃
2
冷轧的定义
• 冷轧：用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连 轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使 轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能 将恶化，只能用于简单变形的零件机械性能比较差，必须 经过退火才能恢复其机械性能，没有退火的叫轧硬卷
16
对有效截面的理解：
屈曲前应力均匀分布
屈曲后应力沿宽度b不均匀分布，且随N增大而愈不均匀
等效应力分布
有效宽度
计算薄而宽板的受压承载力
业界荟萃
17
谢谢观赏
THANK YOU
业界荟萃
18
冷轧与热轧力学性能对比
• 1、 冷轧成型钢允许截面出现局部屈曲，从而可以充 分利用杆件屈曲后的承载力；而热轧型钢不允许截面 发生局部屈曲
• 2、热轧型钢和冷轧型钢残余应力产生的原因不同， 所以截面上的分布也有很大差异。冷弯薄壁型钢截面 上的残余应力分布是弯曲型的，而热扎型钢或焊接型 钢截面上残余应力分布是薄膜型。
筑材料 • 是生产有机涂层钢板的最佳选材 • 随着经济发展，冷轧钢板已被称为现代社会的必须材
料
业界荟萃
10
冷弯薄壁型钢特点简介
• 成型特点
冷弯型钢是用较薄的钢板或带ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ经过冷轧或冲压等加工 手段形成的钢材。其宽厚比不受到限制，可以做的既薄又 宽，截面不大却具有较好的刚度，因此适用于荷载不大的 轻型结构中
• 冷轧型钢样式一般为开口截面，使截面的自由扭转刚度较 低，在受弯时容易出现扭转，受压时容易出现弯扭屈曲， 抗扭性能较差
• 冷轧成型钢壁厚较小，在板件衔接的转角处又没有加厚， 承受局部性的集中荷载的能力弱
业界荟萃
5
冷轧与热轧的区别
热轧
冷轧
强度 表面质量
热轧板硬度低，加工容易，延展 冷轧板硬度高，加工相对困难
板件分类
1、加劲板件：两边支承
2、未加劲板件：一边支承，另一边自由
3、边缘加劲板件：一边支承，另一边卷边
4、中间加劲板件：两边支承且中部有中间加劲肋
业界荟萃
15
Note：加劲板件的屈曲后及强度来源于薄膜压力
Note：支承导致屈曲后强度的增大
Note：卷边加劲后的两种屈曲形式
业界荟萃
Note：中间加劲板件的两种屈曲形式
性能好。强度相对较低，但塑性 些，不易变形，强度较高，一
好，一般为中厚板
般为薄板，可以作为冲压用板
表面质量稍差
表面光洁度高
机械性能
热轧钢板，机械性能远不及冷加 韧性低，但能达到较好的屈强
工，也次于锻造加工，但有较好 比，屈服点较靠近抗拉强度，
的韧性和延展性
使用过程中对危险没有预见性
金属学观点 高于再结晶温度的轧制为热轧 低于再结晶温度的轧制为冷轧
钢的再结晶温度为450—600℃
特性方面
轧件的温度高，因此变形抗力小 一般在开轧前没有加热工序。
，可以实现大的变形量。同时， 由于带钢厚度小，很容易出现
由于钢板的宽厚比小，尺寸精度 板形问题，为了控制尺寸精度
要求相对低，不容易出现板形问 和表面质量，采用了很多很繁
题，以控制凸度为主
琐的工艺
业界荟萃
6
• 抗扭性能
壁薄带来的问题是开口截面的自由扭转刚度GJ比较低(J 与壁厚t的立方成正比)，另一方面，许多冷弯开口截面的 形心和剪心不重合，使它在受弯时容易出现扭转，受压时 容易出现弯扭屈曲
业界荟萃
11
型号种类：
C型钢、U型钢、Z型钢、带钢、镀锌带 钢、镀锌卷板、镀锌C型钢、镀锌U型 钢、镀锌Z型钢
• 冷轧是在常温状态下由热轧板加工而成，虽然在加工过程 因为轧制也会使钢板升温，尽管如此还是叫冷轧
• 钢的轧制以热轧为主，冷轧只用于生产小号型钢和薄板
业界荟萃
3
冷轧的优点
• 可实现高速轧制和全连续轧制，具有很高的生产率
• 可获得热轧无法生产的极薄带材(最薄可达0.001mm以下) • 不损伤涂层，可以做成多种多样的截面形式，以适应使用
业界荟萃
12
冷防轧扭设简置 介 如果各纤维沿纵向伸长或缩短不受约束，则 为自由扭转。
常见防扭措施
业界荟萃
13
防翘曲设置
Z形钢轴心受拉时的翘曲
Z型构件端部连接对翘曲的约束
业界荟萃
工字型构件端部连接对翘曲的约束
14
屈曲后强度的简单分析
把冷弯型钢做得宽而薄，并利用板件的屈曲后强度，是发挥这类 构件经济效益的有效手段之一。
• 3、热轧型钢的自由扭转刚度比冷轧型钢高，所以热 轧型钢的抗扭性能要优于冷轧型钢。
业界荟萃
7
冷轧的工艺
• 冷轧生产方法有哪几种 ？
冷轧板带钢生产方法分为两种 (1)单片轧制
单片轧制最早采用二辊式轧机，目前 多用四辊式冷轧机。四辊冷轧机按其轧 辊运转方向可分为可逆式和不可逆式 (2)成卷轧制
目前，冷轧生产大多是采用成卷轧制 ，其基本形式分为单机成卷轧制和多机 架连续式成卷轧制两种。成卷轧制采用 二辊轧机、四辊轧机、偏八辊轧机、十 二辊轧机、二十辊轧机等不可逆式和可 逆式的冷轧机
业界荟萃
不可逆式冷轧机 a-二辊不可逆式 b-四辊不可逆式
8
冷轧的工艺
冷轧薄板、带钢生产工艺流程
业界荟萃
9
冷轧板的用途
冷轧产品的分类：
热轧酸洗、轧硬卷、普通冷轧、镀锌（电镀锌、耐指纹、热镀 锌）、镀铝锌、电镀锡、彩涂、电工钢（矽钢片）等
• 用于冰箱、洗衣机等家电 • 用于汽车、 自行车、产业设备、印制铁桶以及各种建
条件的需要 • 冷轧可以使钢材产生很大的塑性变形，从而提高了钢材的
屈服点 • 与热轧状态相比，冷轧状态的金属材料尺寸精度高、表面
质量好、表面粗糙度低，并有较高的力学性能
业界荟萃
4
冷轧的缺点
• 虽然成型过程中没有经过热态塑性压缩，但截面内仍然存 在残余应力，对钢材整体和局部屈曲的特性必然产生影响 （残余应力分布与热轧钢不同）
刘木禾
业界荟萃
1
冷轧简介
• 1、定义 • 2、优缺点 • 3、与热轧的区别 • 4、工艺 • 5、用途
业界荟萃
2
冷轧的定义
• 冷轧：用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连 轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使 轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能 将恶化，只能用于简单变形的零件机械性能比较差，必须 经过退火才能恢复其机械性能，没有退火的叫轧硬卷
16
对有效截面的理解：
屈曲前应力均匀分布
屈曲后应力沿宽度b不均匀分布，且随N增大而愈不均匀
等效应力分布
有效宽度
计算薄而宽板的受压承载力
业界荟萃
17
谢谢观赏
THANK YOU
业界荟萃
18
冷轧与热轧力学性能对比
• 1、 冷轧成型钢允许截面出现局部屈曲，从而可以充 分利用杆件屈曲后的承载力；而热轧型钢不允许截面 发生局部屈曲
• 2、热轧型钢和冷轧型钢残余应力产生的原因不同， 所以截面上的分布也有很大差异。冷弯薄壁型钢截面 上的残余应力分布是弯曲型的，而热扎型钢或焊接型 钢截面上残余应力分布是薄膜型。
筑材料 • 是生产有机涂层钢板的最佳选材 • 随着经济发展，冷轧钢板已被称为现代社会的必须材
料
业界荟萃
10
冷弯薄壁型钢特点简介
• 成型特点
冷弯型钢是用较薄的钢板或带ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ经过冷轧或冲压等加工 手段形成的钢材。其宽厚比不受到限制，可以做的既薄又 宽，截面不大却具有较好的刚度，因此适用于荷载不大的 轻型结构中
• 冷轧型钢样式一般为开口截面，使截面的自由扭转刚度较 低，在受弯时容易出现扭转，受压时容易出现弯扭屈曲， 抗扭性能较差
• 冷轧成型钢壁厚较小，在板件衔接的转角处又没有加厚， 承受局部性的集中荷载的能力弱
业界荟萃
5
冷轧与热轧的区别
热轧
冷轧
强度 表面质量
热轧板硬度低，加工容易，延展 冷轧板硬度高，加工相对困难
板件分类
1、加劲板件：两边支承
2、未加劲板件：一边支承，另一边自由
3、边缘加劲板件：一边支承，另一边卷边
4、中间加劲板件：两边支承且中部有中间加劲肋
业界荟萃
15
Note：加劲板件的屈曲后及强度来源于薄膜压力
Note：支承导致屈曲后强度的增大
Note：卷边加劲后的两种屈曲形式
业界荟萃
Note：中间加劲板件的两种屈曲形式
性能好。强度相对较低，但塑性 些，不易变形，强度较高，一
好，一般为中厚板
般为薄板，可以作为冲压用板
表面质量稍差
表面光洁度高
机械性能
热轧钢板，机械性能远不及冷加 韧性低，但能达到较好的屈强
工，也次于锻造加工，但有较好 比，屈服点较靠近抗拉强度，
的韧性和延展性
使用过程中对危险没有预见性
金属学观点 高于再结晶温度的轧制为热轧 低于再结晶温度的轧制为冷轧
钢的再结晶温度为450—600℃
特性方面
轧件的温度高，因此变形抗力小 一般在开轧前没有加热工序。
，可以实现大的变形量。同时， 由于带钢厚度小，很容易出现
由于钢板的宽厚比小，尺寸精度 板形问题，为了控制尺寸精度
要求相对低，不容易出现板形问 和表面质量，采用了很多很繁
题，以控制凸度为主
琐的工艺
业界荟萃
6
• 抗扭性能
壁薄带来的问题是开口截面的自由扭转刚度GJ比较低(J 与壁厚t的立方成正比)，另一方面，许多冷弯开口截面的 形心和剪心不重合，使它在受弯时容易出现扭转，受压时 容易出现弯扭屈曲
业界荟萃
11
型号种类：
C型钢、U型钢、Z型钢、带钢、镀锌带 钢、镀锌卷板、镀锌C型钢、镀锌U型 钢、镀锌Z型钢
• 冷轧是在常温状态下由热轧板加工而成，虽然在加工过程 因为轧制也会使钢板升温，尽管如此还是叫冷轧
• 钢的轧制以热轧为主，冷轧只用于生产小号型钢和薄板
业界荟萃
3
冷轧的优点
• 可实现高速轧制和全连续轧制，具有很高的生产率
• 可获得热轧无法生产的极薄带材(最薄可达0.001mm以下) • 不损伤涂层，可以做成多种多样的截面形式，以适应使用
业界荟萃
12
冷防轧扭设简置 介 如果各纤维沿纵向伸长或缩短不受约束，则 为自由扭转。
常见防扭措施
业界荟萃
13
防翘曲设置
Z形钢轴心受拉时的翘曲
Z型构件端部连接对翘曲的约束
业界荟萃
工字型构件端部连接对翘曲的约束
14
屈曲后强度的简单分析
把冷弯型钢做得宽而薄，并利用板件的屈曲后强度，是发挥这类 构件经济效益的有效手段之一。
• 3、热轧型钢的自由扭转刚度比冷轧型钢高，所以热 轧型钢的抗扭性能要优于冷轧型钢。
业界荟萃
7
冷轧的工艺
• 冷轧生产方法有哪几种 ？
冷轧板带钢生产方法分为两种 (1)单片轧制
单片轧制最早采用二辊式轧机，目前 多用四辊式冷轧机。四辊冷轧机按其轧 辊运转方向可分为可逆式和不可逆式 (2)成卷轧制
目前，冷轧生产大多是采用成卷轧制 ，其基本形式分为单机成卷轧制和多机 架连续式成卷轧制两种。成卷轧制采用 二辊轧机、四辊轧机、偏八辊轧机、十 二辊轧机、二十辊轧机等不可逆式和可 逆式的冷轧机
业界荟萃
不可逆式冷轧机 a-二辊不可逆式 b-四辊不可逆式
8
冷轧的工艺
冷轧薄板、带钢生产工艺流程
业界荟萃
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冷轧板的用途
冷轧产品的分类：
热轧酸洗、轧硬卷、普通冷轧、镀锌（电镀锌、耐指纹、热镀 锌）、镀铝锌、电镀锡、彩涂、电工钢（矽钢片）等
• 用于冰箱、洗衣机等家电 • 用于汽车、 自行车、产业设备、印制铁桶以及各种建
条件的需要 • 冷轧可以使钢材产生很大的塑性变形，从而提高了钢材的
屈服点 • 与热轧状态相比，冷轧状态的金属材料尺寸精度高、表面
质量好、表面粗糙度低，并有较高的力学性能
业界荟萃
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冷轧的缺点
• 虽然成型过程中没有经过热态塑性压缩，但截面内仍然存 在残余应力，对钢材整体和局部屈曲的特性必然产生影响 （残余应力分布与热轧钢不同）