冷弯薄壁型钢ppt课件
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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
2021/3/9
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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）
4、中间加劲板件：两边支承且中部有中间加劲肋
2021/3/9
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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
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Note：中间加劲板件的两种屈曲形式
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
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
2021/3/9
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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
• 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
2021/3/9
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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
• 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。
2021/3/9
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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
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
冷弯薄壁型钢简介
刘木禾
2021/3/9
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冷轧简介
• 1、定义 • 2、优缺点 • 3、与热轧的区别 • 4、工艺 • 5、用途
2021/3/9
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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
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6
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。
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
2021/3/9
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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
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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
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13
防翘曲设置
Z形钢轴心受拉时的翘曲
等效应力分布
有效宽度
计算薄而宽板的受压承载力
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17
谢谢观赏
THANK YOU
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感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
料
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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钢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
• 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
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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
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
• 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
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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
Z型构件端部连接对翘曲的约束
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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。
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
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
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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）
4、中间加劲板件：两边支承且中部有中间加劲肋
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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
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Note：中间加劲板件的两种屈曲形式
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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
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
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不可逆式冷轧机 a-二辊不可逆式 b-四辊不可逆式
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冷轧的工艺
冷轧薄板、带钢生产工艺流程
• 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
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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
• 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。
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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
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
冷弯薄壁型钢简介
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冷轧简介
• 1、定义 • 2、优缺点 • 3、与热轧的区别 • 4、工艺 • 5、用途
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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
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6
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。
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
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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
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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
2021/3/9
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13
防翘曲设置
Z形钢轴心受拉时的翘曲
等效应力分布
有效宽度
计算薄而宽板的受压承载力
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料
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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钢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
• 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
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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
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
• 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
2021/3/9
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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
Z型构件端部连接对翘曲的约束
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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。
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