用于切割、冲压和压痕生产线的刀片对原材料有着非常特殊的要求。冷轧带钢必须在非常坚韧的同时容易弯曲,才能制造出小半径的刀片。此外,切削刃必须特别坚硬,才能满足后续使用过程中的刃口锋利度要求。为此,威尔斯采用一种经过贝氏体淬回火及特殊松卷退火工艺的特制带钢,提供了一项兼容这些矛盾特性的解决方案。
适合冲压和切割生产线的带钢:兼顾硬度与弯曲性能
在纸张、纸板、纺织品、皮革、塑料或其他材料的切割、压痕、穿孔或冲孔过程中,用来加工这类产品的刀片必须满足各种不同的要求。一方面,钢材原料必须特别坚硬,因为在冲压或切割过程中,刀片横截面需要承受巨大的压力,还应尽可能延长使用寿命而不会弯曲;同时还必须满足另一项特性,即切削刃要求更高的硬度,因为它必须具备必要的锋利度且横截面更小。
另一方面,这还提出了一项自相矛盾的要求:切割和冲压刀夹通常要求将刀背加工成非常小的90°半径。若采用传统的硬质钢材,在成形过程中小半径刀背受拉伸的外侧会发生断裂。因此,为了同时满足可弯曲性和抗拉强度的要求,威尔斯制造了采用特殊退火工艺并经过贝氏体淬回火的带钢,在同一横截面上实现了不同的硬度。
借助松卷退火工艺实现不同硬度
来自威尔斯德国维克德生产基地质量部的Stephan Müller解释道:“我们利用特殊的松卷退火工艺,在材料横截面上精确调控碳含量的分布。这包括进行带钢表面脱碳使表面变软,而内层芯材保持坚硬并在随后通过贝氏体淬回火处理变得更加坚固。”松卷指将冷轧带钢卷展开在一台特殊的复卷机上,然后在各表面之间用波纹金属丝间隔并重新卷绕起来进行退火处理,这样便在卷绕的带钢层之间形成了自由空隙。此时,借助退火工艺对暴露的带材上下表面进行脱碳,提高材料的可弯曲性,而内层芯材仍然保持坚硬。
![退火工艺在冷轧带钢层之间缠绕波纹金属丝 冷轧带钢卷缠绕波纹金属丝](https://waelzholz.s3.amazonaws.com/website/bilder/processed/82242/bainitic-steel-strip-open-coil-coiling-process.jpg)
采用特殊卷绕工艺,在带钢层之间缠绕波纹金属丝形成开放空间。在退火过程中,利用水蒸气在这些开放空间内循环,以减少材料表面的含碳量。
柔软的材料表面实现小刀片半径
材料工程师Stephan Müller解释道:“与使用惰性气体来防止脱碳的传统退火方法不同,我们在松卷退火中特意利用蒸汽来降低带材表面的含碳量。在这方面,我们擅长于根据客户要求精确调控碳含量,并确保在整个带钢长度范围内保持高度一致。”我们能够精准调控脱碳深度,甚至调控全脱碳层的深度。而我们能够达到如此高的脱碳精度应归功于威尔斯多年来在各式退火工艺方面积累的经验。“我们需要精准掌控许多参数,精确设定的退火时间、完美匹配的温度曲线以及退火过程中的水量只是其中三项。”其中温度和水蒸气的均匀分布确保在整个带钢长度范围内的脱碳均匀度。Müller指出:“除工艺参数配置以外,用波纹金属丝作为间隔层精确地缠绕卷材也有其作用,因为间隔层实现了一定程度的对流,即卷材层间的空气循环。我们还专门为此设计了一套复卷系统。”
硬质芯材确保刀片耐用度适合冲压和切割生产线
在为了形成小刀片半径而保持软质钢材表面的同时,让客户在进一步加工冷轧带钢时能够轻松磨锐后续刀片刃口并保持非常坚硬的状态也很重要。为此,我们在普莱滕贝格生产基地采用松卷工艺对冷轧带钢进行退火处理,然后将带钢减薄至所需厚度之后再进行贝氏体淬回火工艺。威尔斯德国普莱滕贝格生产基地的质量负责人Matthias Nagel解释道:“在这个过程中,缓慢、均匀地加热带钢尤为重要,这样表面脱碳区才不会与芯部的碳原子‘重新混合在一起’。我们还向退火炉内加水,以保持带钢表面脱碳。这样,材料的外部边缘保持柔软,而内部由于微观结构转变而硬化。”最终会形成一种极其均匀的贝氏体结构,非常适合客户进行磨削开刃并对刀刃进行后续热处理得到坚硬的马氏体组织。而威尔斯的与众不同之处在于,我们能够根据客户的要求、利用贝氏体淬回火工艺精确调控内层芯材的硬度,例如达到375–425 HV的硬度。刀片切割的材料越硬,带钢芯材必须越坚硬,这样在切割过程中刀片才不会弯曲。
经过松卷退火和贝氏体淬回火处理的威尔斯带钢具有下列优点
- 内部芯材具有高抗拉强度
- 可以根据客户要求精确配置芯材硬度
- 能够进行后续热处理,例如在开刃后处理成马氏体
- 可以根据客户要求精确定义表面脱碳深度
- 弯曲半径非常小,实现卓越的成形性能
凭借专业技术和生产设备打造独一无二的复合材料
Nagel表示:“这款适用于切割、冲压和压痕生产线的冷轧带钢可以说是一种复合材料,因为它在整个厚度范围内具有不同的硬度。我们具备专业生产知识和最先进的设备,能够为客户在不同的材料厚度处精确设定适当的含碳量,从而呈现出绝对最佳的材料性能,供进一步加工和最终使用。”