隨着國家節能減排目標的實施,Q420C卷板高強鋼在輸電鐵塔上的應用越來越廣氾,所占比例越來越大。

500kV以上線路鐵塔中，Q420C卷板鋼所占比重高達50%以上。

而它在常溫下沖孔很難保証孔徑週圍材質的穩定，因此鐵塔設計要求Q420C卷板鋼常溫下加工必須鑽孔。

傳統鑽孔工藝的生產效率是沖孔的1/8,嚴重制約了生產廠家的鐵塔產量。因此，如何使用沖孔工藝加工Q420C卷板鋼又能保証產品質量達到標準要求成為鐵塔生產廠家亟待解決的問題。

對於厚板沖裁，為了降低沖裁力，目前有加熱沖裁囤和斜刃沖裁叫對於加熱沖裁易產生氧化而影響制件表面質量；對斜刃沖裁，模具磨損嚴重而不經濟。

鑒於輸電鐵塔用角鋼強度級別高,厚度大，採用溫沖方法:將金屬材料加熱到一定溫度后，放入沖孔模具內，在壓力機滑塊作用下，使金屬材料產生塑性分離，從而獲得所需要的尺寸形狀和良好力學性能的制件。

 

試驗材料及試驗方案

1.1試驗材料

試驗選用厚度為16mm的Q420熱軋板，其主要化學成分（質量分數,%）為0.2C、0.5Si、1.2Mn、0.03P、0.03S。

 

1.2模具參數

輸電桿塔板常用公稱直徑為22.3、24.3、26.3mm的螺栓孔。試驗用凸模刃口公稱尺寸按孔的公稱直徑設計，按板厚的9%取凸、凹模之間的間隙，則對應的凹模刃口公稱尺寸為23.7、25.7、27.7mm。試驗用凸、凹模的結構及其尺寸如所示。

 

1.3試驗方案

將Q420C開平板加工成90mmx90mm的方形坯料，放入箱式電阻加熱爐內（加熱溫度分別選用150、200、250、350、400°C）,保溫20min后，在J21-160曲柄壓力機上進行沖孔試驗。

試驗后對試樣沖孔的圓度、錐度進行了測量，對孔內表面的微觀形貌進行SEM觀察，並對孔的內表面進行磁粉探傷。

 

試驗結果及其分析

2.1沖孔的圓度和錐度

對Q420C開平板鋼沖孔試樣的小端尺寸和大徑端進行了測量，並根據測量的數據，對試樣的圓度和錐度進行計算。不同試驗條件下的試樣的錐度見表1,圓度見表2。

測量與計算結果表明，試樣錐度小於0.09,圓度小於0.10mmoGB/T2694-2010輸電線路鐵塔製造技術條件要求制孔的錐度不大於0.12,圓度不大於1.2mm。因此,本試驗所沖孔的錐度、圓度均符合該標準的技術要求。

 

2.2沖孔試樣內表面微觀形貌觀察沖孔試樣的斷面主要是圓角帶、光亮帶、撕裂帶和毛刺組成。本文對試樣的光亮帶和撕裂帶的微觀形貌進行了SEM觀察。觀察結果如圖2所示。

SEM觀察結果顯示，在光亮帶顯示的是剪切、擠壓的痕跡；在撕裂帶顯示的是撕裂的痕跡，均不同程度出現了淺而小的韌窩。

 

2.3試樣孔內表面的磁粉探傷磁粉探傷檢測設備採用CYE-2A,參照JB/T4730.4-2005標準，利用電磁輒磁化、中心導體法對Q420高強鋼試樣沖孔區的內表面進行磁粉探傷。磁粉探傷結果顯示，被測試樣沖孔內壁未發現缺陷痕跡。

 

對自力型觸指進行工藝分析及有限元數值模擬，重點模擬分析了零件在彎曲壓觔成形工序中坯料的應力應變特點，上下模與坯料的接觸情況，為改進模具結構，提高制件精度和提高模具壽命提供依據;設計了兩套成形模具，最終成形出合格制件。

(1)、試樣幾何尺寸均可滿足標準要求，且試樣孔錐度均W0.12,試樣孔圓度也均W1.2mm,符合GB/T2694-2010標準的要求。

(2)、在試樣孔內表面質量檢測方面，對孔的光亮帶、撕裂帶的微觀形貌進行了SEM觀察，結果顯示，在光亮帶顯示的是剪切、擠壓塑性變形痕跡；在撕裂帶顯示的是拉伸斷裂的痕跡，均不同程度岀現了淺而小的韌窩,尺寸幾微米。

(3)、磁粉探傷結果顯示，被測試樣孔內壁未發現缺陷痕跡。

 

高強卷板 Q420C 9.75 1500 29.3噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420C 9.75 1500 29.52噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420C 7.75 1500 29.51噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420C 5.75 1500 29.36噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420C 3.75 1500 29.02噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420C 3.75 1500 28.84噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420C 10 1510 16噸 安陽 安鋼

高強卷板 Q420C 9.5 1510 15噸 安陽 安鋼