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随着国家节能减排目标的实施,Q420C卷板高强钢在输电铁塔上的应用越来越广泛,所占比例越来越大。

500kV以上线路铁塔中，Q420C卷板钢所占比重高达50%以上。

而它在常温下冲孔很难保证孔径周围材质的稳定，因此铁塔设计要求Q420C卷板钢常温下加工必须钻孔。

传统钻孔工艺的生产效率是冲孔的1/8,严重制约了生产厂家的铁塔产量。因此，如何使用冲孔工艺加工Q420C卷板钢又能保证产品质量达到标准要求成为铁塔生产厂家亟待解决的问题。

对于厚板冲裁，为了降低冲裁力，目前有加热冲裁囤和斜刃冲裁叫对于加热冲裁易产生氧化而影响制件表面质量；对斜刃冲裁，模具磨损严重而不经济。

鉴于输电铁塔用角钢强度级别高,厚度大，采用温冲方法:将金属材料加热到一定温度后，放入冲孔模具内，在压力机滑块作用下，使金属材料产生塑性分离，从而获得所需要的尺寸形状和良好力学性能的制件。

 

试验材料及试验方案

1.1试验材料

试验选用厚度为16mm的Q420热轧板，其主要化学成分（质量分数,%）为0.2C、0.5Si、1.2Mn、0.03P、0.03S。

 

1.2模具参数

输电杆塔板常用公称直径为22.3、24.3、26.3mm的螺栓孔。试验用凸模刃口公称尺寸按孔的公称直径设计，按板厚的9%取凸、凹模之间的间隙，则对应的凹模刃口公称尺寸为23.7、25.7、27.7mm。试验用凸、凹模的结构及其尺寸如所示。

 

1.3试验方案

将Q420C开平板加工成90mmx90mm的方形坯料，放入箱式电阻加热炉内（加热温度分别选用150、200、250、350、400°C）,保温20min后，在J21-160曲柄压力机上进行冲孔试验。

试验后对试样冲孔的圆度、锥度进行了测量，对孔内表面的微观形貌进行SEM观察，并对孔的内表面进行磁粉探伤。

 

试验结果及其分析

2.1冲孔的圆度和锥度

对Q420C开平板钢冲孔试样的小端尺寸和大径端进行了测量，并根据测量的数据，对试样的圆度和锥度进行计算。不同试验条件下的试样的锥度见表1,圆度见表2。

测量与计算结果表明，试样锥度小于0.09,圆度小于0.10mmoGB/T2694-2010输电线路铁塔制造技术条件要求制孔的锥度不大于0.12,圆度不大于1.2mm。因此,本试验所冲孔的锥度、圆度均符合该标准的技术要求。

 

2.2冲孔试样内表面微观形貌观察冲孔试样的断面主要是圆角带、光亮带、撕裂带和毛刺组成。本文对试样的光亮带和撕裂带的微观形貌进行了SEM观察。观察结果如图2所示。

SEM观察结果显示，在光亮带显示的是剪切、挤压的痕迹；在撕裂带显示的是撕裂的痕迹，均不同程度出现了浅而小的韧窝。

 

2.3试样孔内表面的磁粉探伤磁粉探伤检测设备采用CYE-2A,参照JB/T4730.4-2005标准，利用电磁辄磁化、中心导体法对Q420高强钢试样冲孔区的内表面进行磁粉探伤。磁粉探伤结果显示，被测试样冲孔内壁未发现缺陷痕迹。

 

对自力型触指进行工艺分析及有限元数值模拟，重点模拟分析了零件在弯曲压筋成形工序中坯料的应力应变特点，上下模与坯料的接触情况，为改进模具结构，提高制件精度和提高模具寿命提供依据;设计了两套成形模具，最终成形出合格制件。

(1)、试样几何尺寸均可满足标准要求，且试样孔锥度均W0.12,试样孔圆度也均W1.2mm,符合GB/T2694-2010标准的要求。

(2)、在试样孔内表面质量检测方面，对孔的光亮带、撕裂带的微观形貌进行了SEM观察，结果显示，在光亮带显示的是剪切、挤压塑性变形痕迹；在撕裂带显示的是拉伸断裂的痕迹，均不同程度岀现了浅而小的韧窝,尺寸几微米。

(3)、磁粉探伤结果显示，被测试样孔内壁未发现缺陷痕迹。

 

高强卷板 Q420C 9.75 1500 29.3吨 安阳 安钢

高强卷板 Q420C 9.75 1500 29.52吨 安阳 安钢

高强卷板 Q420C 7.75 1500 29.51吨 安阳 安钢

高强卷板 Q420C 5.75 1500 29.36吨 安阳 安钢

高强卷板 Q420C 3.75 1500 29.02吨 安阳 安钢

高强卷板 Q420C 3.75 1500 28.84吨 安阳 安钢

高强卷板 Q420C 10 1510 16吨 安阳 安钢

高强卷板 Q420C 9.5 1510 15吨 安阳 安钢