1. Kokie esminiai cinkuotų ritinių atsparumo pokyčiai vyksta apdorojant žemoje temperatūroje?
Žema temperatūra turi dvigubą poveikį bendram cinkuotų ritinių atsparumui{0}}. Pirma, plieno matrica vadovaujasi bendru žemos -temperatūros minkštinimo principu-, kai temperatūra mažėja, didėja plieno stiprumo rodikliai (takumo ir tempimo stipris), tačiau sumažėja jo plastinės deformacijos geba ir didėja trapumas. Šis reiškinys vadinamas žemos temperatūros trapumu{5}}. Kai temperatūra nukrenta iki tam tikro diapazono, plieno lūžio režimas staiga pasikeičia iš plastiško lūžio į trapų lūžį; šis temperatūros taškas vadinamas plastiška{7}}trapiojo perėjimo temperatūra. Antra, pats cinkuotas sluoksnis yra itin jautrus žemai temperatūrai: cinkas yra temperatūrai jautrus metalas. Esant žemai -temperatūrai, jo kristalų struktūra tampa stabilesnė, didėja tarpatominė surišimo jėga, todėl cinko sluoksnio plastiškumas žymiai sumažėja ir padidėja trapumas. Dėl to lenkimo ir apdorojimo metu jis labiau linkęs luptis ar įtrūkti. Kitaip tariant, apdorojant žemoje{14}}temperatūroje plieno matrica tampa „kieta ir trapi“, o cinko sluoksnis tampa „trapus“. Atliekant formavimo operacijas, tokias kaip šaltas lenkimas ir štampavimas, kumuliacinis poveikis žymiai padidina bendro įtrūkimo riziką.
2. Ar plieno pagrindo ir cinkuoto sluoksnio trapumo mechanizmai žemoje{1}}temperatūroje yra vienodi? Kokia tarpusavio įtaka egzistuoja tarp jų?
Mechanizmai yra skirtingi, tačiau apdorojimo metu jie gali sustiprinti vienas kito žalą. Pagrindinė plieninio pagrindo (kūno-centrinės kubinės struktūros metalo) trapumo priežastis yra padidėjęs atsparumas dislokacijos judėjimui esant žemai temperatūrai ir padidėjęs intersticinių priemaišų atomų ir dislokacijų bei grūdelių ribų sąveikos intensyvumas, o tai drastiškai susilpnina medžiagos prisitaikymą prie plastinės deformacijos. Cinko sluoksnio trapumas žemoje -temperatūroje (artima-supakuota šešiakampė struktūra) atsiranda dėl to, kad jo kristalų struktūra tampa standesnė esant žemai temperatūrai, todėl natūraliai sumažėja jo lankstumas. Abipusė jų įtaka apdirbimo metu daugiausia pasireiškia šiais būdais: Kai plieninis pagrindas žemoje temperatūroje lenkiamas šaltai, jo išorinis paviršius patiria didelę tempimo įtampą. Cinko sluoksnis dėl didelio trapumo ir nepakankamo plastiškumo negali sinchroniškai deformuotis su pagrindu, todėl gali atsirasti mikroįtrūkimų ar net blokuoti dangos lupimąsi. Kuo didesnė plieno pagrindo deformacija, tuo didesnis cinko sluoksnio įtempimas ir tuo anksčiau atsiranda žemos temperatūros trapūs įtrūkimai. Ir atvirkščiai, kai dangoje atsiranda įtrūkimų, joje susikaups įtempis, dėl kurio plieninis pagrindas gali toliau plisti, o tai gali sukelti per{11}}storį.
3. Cinkuotų ritinių įtrūkimai apdorojant žemoje -temperatūroje: ar lakštinio metalo metalurginė kokybė yra svarbiausias veiksnys?
Be jokios abejonės, pagrindinės medžiagos vidinė kokybė yra lemiama sėkmingo apdorojimo žemoje temperatūroje{0}} sąlyga. Net kambario temperatūroje metalurginiai plieno ritės defektai gali lengvai įtrūkti apdirbant; esant žemai temperatūrai, neigiamas šių defektų poveikis išauga daug kartų.
Tiksliau, gedimo priežastys skiriasi priklausomai nuo plieno rūšies. Atvejo analizės duomenys rodo, kad net kambario temperatūroje prastos kokybės pagrindinės medžiagos gali įtrūkti dėl vidinių defektų atliekant 180 laipsnių šalto lenkimo bandymą. Metalografinė analizė rodo, kad įtrūkimų vietose yra daug sudėtinių silikatų, sulfidų ir pelėsių srauto. Šie intarpai turi nepakankamą vietinį pailgėjimą, todėl lenkimo metu jie tampa įtempių koncentracijos taškais, dėl kurių atsiranda įtrūkimų. Be to, pernelyg didelis laisvojo cementito kiekis taip pat yra svarbi Q195C plieno lenkimo įtrūkimų priežastis, o dėl stiprios juostinės Q355B plieno struktūros kirpimo metu gali atsirasti delaminacijos, o dėl nepilno Q420XG plieno mikrostruktūros atkaitinimo taip pat nepakankamas bendras pagrindinės medžiagos plastiškumas. Akivaizdu, kad esant žemai -temperatūrai, medžiagų pasirinkimo kriterijai turi būti gerokai pakelti,{11}}nedidelis priemaišų poveikis labai sustiprės, o substrato švara ir vienodumas pasikeis iš „premijos“ į „pagrindinį išlikimo lygį“.
4. Kokie yra skirtingo stiprumo ir sudėties cinkuotų ritinių atsparumo žemoje temperatūroje skirtumai?
Skirtumai yra labai reikšmingi, pirmiausia atsirandantys dėl originalaus plieno konstrukcijos ir tobulinimo. Įprastų įprastų plieninių pagrindų kietumas žemoje temperatūroje drastiškai sumažėja, dažnai nukrenta žemiau leistinos apatinės smūgio energijos ribos esant -20 laipsnių, o trapaus lūžimo tikimybė yra didelė esant -40 laipsnių. Priešingai, specialiai sukurti žemai -temperatūrai atsparūs cinkuoti lakštai pasižymi visiškai kitokiomis savybėmis: naudojant mažo-anglies niobio mikrolydinio kompozicijos dizainą ir kontroliuojamo valcavimo bei aušinimo dėka pasiekiama vienoda, smulkiagrūdė struktūra, o grūdelių dydis pasiekia 11 atsparumo laipsnį, net esant dideliam šalčiui 9}4. Jų smūgio energija esant -40 laipsnių yra ne mažesnė kaip 34 J, o pailgėjimas Z kryptimi yra ne mažesnis kaip 35%. Tinka suvirintoms konstrukcijoms ir itin šaltiems regionams, juos galima saugiai naudoti ten, kur keliami itin aukšti saugos reikalavimai, pavyzdžiui, magistralės konstrukcijų rėmuose. Tyrimai taip pat parodė, kad galutinė cinkuotų komponentų laikomoji galia žemoje temperatūroje gali būti net apie 8-9% didesnė nei kambario temperatūroje. Tai rodo, kad substrato atsparumas žemai temperatūrai yra pagrindinis veiksnys, lemiantis sėkmę ar nesėkmę, o ne pati danga.
5. Kokių veiksmingų priemonių galima imtis norint išvengti įtrūkimų apdirbant cinkuotą ritę žiemą?
Žiemą apdorojant cinkuotus ritinius žemoje temperatūroje, galima imtis šių pagrindinių prevencinių priemonių:
Pirmiausia pasirinkite plieno rūšis, tinkamas žemai{0}}temperatūros sąlygoms. Jei aplinkos temperatūra yra žemesnė nei -20 laipsnių, pirmenybė turėtų būti teikiama žemos-temperatūros specializuoto plieno substratams (pvz., Q355ND, kuris buvo apdorotas mikro legiravimu), o ne įprastiniam Q235 ar Q195 substratui.
Antra, prieš apdorojimą valdykite temperatūrą. Kai tik įmanoma, atlikite formavimo operacijas, tokias kaip kirpimas, perforavimas ir lenkimas patalpoje arba santykinai šiltoje aplinkoje, vengdami tiesioginės, reikšmingos cinkuotos ritės šalčio deformacijos žemiau -10 laipsnių. Jei apdirbimas turi būti atliekamas žemoje temperatūroje, apsvarstykite galimybę vidutiniškai pašildyti plieninę plokštę, tačiau būkite atsargūs, kad neperkaistumėte, kad nepažeistumėte cinkuoto sluoksnio.
Trečia, valdykite deformacijos greitį ir kiekį. Greita, reikšminga deformacija žemoje temperatūroje greičiausiai sukelia įtrūkimus. Todėl rekomenduojama sumažinti lenkimo kampą per važiavimą ir naudoti "daugialaikį progresinį formavimą" metodą, o ne "vieną-kartinį formavimą"; tuo pačiu sumažinkite apdorojimo greitį, kad medžiagai liktų pakankamai laiko mikro-įtempimui atsipalaiduoti ir išvengtumėte trapių lūžių.