1. Koje se temeljne promjene događaju u žilavosti pocinčanih zavojnica tijekom obrade na niskim-temperaturama?
Niska temperatura ima dvo-kumulativni učinak na ukupnu žilavost pocinčanih zavojnica. Prvo, čelična matrica slijedi opće -načelo omekšavanja pri niskoj temperaturi-kako se temperatura smanjuje, pokazatelji čvrstoće (napon razvlačenja i vlačna čvrstoća) čelika se povećavaju, ali njegova sposobnost plastične deformacije opada, a njegova krtost raste. Taj se fenomen naziva krtost-na niskim temperaturama. Kada temperatura padne do određenog raspona, način loma čelika iznenada se mijenja iz duktilnog loma u krti lom; ta se temperaturna točka naziva temperaturom duktilnog-krhog prijelaza. Drugo, sam pocinčani sloj izuzetno je osjetljiv na niske temperature: cink je temperaturno-osjetljiv metal. U uvjetima niske{11}}temperature, njegova kristalna struktura postaje stabilnija, a sila međuatomskog vezivanja se povećava, značajno smanjujući duktilnost i povećavajući lomljivost sloja cinka. To ga čini sklonijim ljuštenju ili pucanju tijekom savijanja i obrade. Drugim riječima, tijekom obrade na niskim-temperaturama čelična matrica postaje "tvrda i lomljiva", a sloj cinka postaje "lomljiv". Kada se podvrgne operacijama oblikovanja kao što su hladno savijanje i utiskivanje, kumulativni učinak značajno povećava rizik od ukupnog pucanja.
2. Jesu li mehanizmi krtosti čelične podloge i pocinčanog sloja na niskim-temperaturama isti? Kakav međusobni utjecaj postoji među njima?
Mehanizmi su različiti, ali mogu jedni drugima pogoršati štetu tijekom obrade. Temeljni uzrok krtosti na niskim-temperaturama u čeličnoj podlozi (metal-centrirane kubične strukture) leži u povećanom otporu na kretanje dislokacija na niskim temperaturama i povećanom intenzitetu međudjelovanja između međuprostornih atoma nečistoća i dislokacija i granica zrna, što drastično slabi prilagodljivost materijala plastičnoj deformaciji. Krtost cinkovog sloja na niskim-temperaturama (tijesno-zbijena heksagonalna struktura) proizlazi iz njegove kristalne strukture koja postaje kruća na niskim temperaturama, prirodno smanjujući njegovu duktilnost. Uzajamni utjecaj između njih tijekom obrade uglavnom se očituje na sljedeće načine: Kada čelična podloga prolazi kroz deformaciju hladnog savijanja na niskim temperaturama, njena vanjska površina podnosi veliku vlačnu deformaciju. Sloj cinka, zbog visoke krtosti i nedovoljne duktilnosti, ne može se deformirati sinkrono s podlogom, što dovodi do mikropukotina ili čak blokova ljuštenja premaza. Što je veća deformacija čelične podloge, to je veće naprezanje koje nosi sloj cinka i ranije će doći do pojave pukotina krtosti pri niskim-temperaturama. Obrnuto, nakon što premaz razvije pukotine, naprezanje će se koncentrirati tamo, što može dodatno potaknuti širenje krhkosti čelične podloge, što dovodi do-loma debljine.
3. Pucanje pocinčanih zavojnica tijekom obrade na niskim-temperaturama: je li metalurška kvaliteta samog lima najkritičniji čimbenik?
Bez sumnje, unutarnja kvaliteta osnovnog materijala je odlučujući preduvjet za uspješnu obradu na niskim-temperaturama. Čak i na sobnoj temperaturi, metalurški nedostaci u čeličnoj zavojnici mogu lako dovesti do pucanja tijekom obrade; na niskim temperaturama, negativan utjecaj ovih nedostataka se višestruko povećava.
Konkretno, uzroci kvara razlikuju se ovisno o vrsti čelika. Podaci iz studije slučaja pokazuju da čak i na sobnoj temperaturi osnovni materijali loše-kvalitete mogu popucati zbog unutarnjih nedostataka tijekom testa hladnog savijanja od 180 stupnjeva. Metalografska analiza ukazuje na prisutnost brojnih kompozitnih inkluzija silikata, sulfida i plijesni na mjestima pukotina. Ovi uključci nemaju dovoljno lokalno istezanje, postajući koncentracijske točke naprezanja tijekom savijanja, što dovodi do nastanka pukotine. Nadalje, pretjerano visoke razine slobodnog cementita također su značajan uzrok pukotina na savijanju u čeliku Q195C, dok oštra vrpčasta struktura čelika Q355B može dovesti do raslojavanja tijekom smicanja, a nepotpuno žarenje mikrostrukture u čeliku Q420XG također rezultira nedovoljnom ukupnom plastičnošću osnovnog materijala. Jasno je da pod uvjetima niske-temperature, kriteriji odabira materijala moraju biti značajno podignuti-manji učinci nečistoća bit će dramatično pojačani, a čistoća i ujednačenost podloge promijenit će se iz "bonusa" u "osnovu za preživljavanje."
4. Koliko su značajne razlike u otpornosti obrade na niskim-temperaturama između pocinčanih zavojnica različitih stupnjeva čvrstoće i sastava?
Razlike su vrlo značajne, prvenstveno proizlaze iz dizajna i razvoja izvornog čelika. Konvencionalne obične čelične podloge pokazuju drastično smanjenje žilavosti na niskim temperaturama, često padajući ispod prihvatljive donje granice udarne energije na -20 stupnjeva i pokazujući veliku vjerojatnost krhkog loma na -40 stupnjeva. Nasuprot tome, posebno dizajnirani pocinčani limovi otporni na niske-temperature pokazuju potpuno drugačiju izvedbu: korištenjem dizajna sastava mikrolegure s niskim-ugljikovim niobijem i postizanjem ujednačene, fino{16}}zrnate strukture kroz kontrolirano valjanje i hlađenje, s veličinom zrna koja doseže stupanj 11, održavaju pouzdanu žilavost čak i pod ekstremno hladnim uvjetima od -40 stupnjeva . Njihova energija udarca na -40 stupnjeva nije manja od 34J, a produljenje u smjeru Z nije manje od 35%. Prikladni za zavarene konstrukcije i ekstremno hladna područja, mogu se sigurno koristiti u aplikacijama s izuzetno visokim sigurnosnim zahtjevima, kao što su konstrukcijski okviri autobusa. Istraživanja su također pokazala da konačna nosivost pocinčanih komponenti pri niskim temperaturama može čak biti oko 8-9% viša nego pri sobnoj temperaturi. Ovo pokazuje da je niskotemperaturna žilavost supstrata temeljni faktor koji određuje uspjeh ili neuspjeh, a ne sam premaz.
5. Koje se učinkovite mjere mogu poduzeti za sprječavanje pucanja tijekom obrade pocinčanog svitka zimi?
Prilikom obrade pocinčanih zavojnica na niskim temperaturama zimi, mogu se poduzeti sljedeće ključne preventivne mjere:
Najprije odaberite vrste čelika prikladne za-niske temperaturne uvjete. Ako je temperatura okoline ispod -20 stupnjeva, prednost treba dati upotrebi specijaliziranih čeličnih supstrata za niske-temperature (kao što je Q355ND, koji je prošao tretman mikrolegiranja), umjesto običnih Q235 ili Q195 supstrata.
Drugo, upravljajte temperaturom prije obrade. Izvršite operacije oblikovanja kao što su rezanje, probijanje i savijanje u zatvorenom prostoru ili u relativno toplom okruženju kad god je to moguće, izbjegavajući izravnu, značajnu hladnu deformaciju pocinčane zavojnice ispod -10 stupnjeva. Ako se obrada mora izvesti u okruženju niske temperature, razmislite o umjerenom predgrijavanju čelične ploče, ali pazite da se ne pregrije kako biste izbjegli oštećenje pocinčanog sloja.
Treće, kontrolirajte brzinu i količinu deformacije. Brza, značajna deformacija na niskim temperaturama najvjerojatnije će uzrokovati pucanje. Stoga se preporučuje smanjiti kut savijanja po prolazu i koristiti metodu "-progresivnog oblikovanja u više prolaza" umjesto "jednokratnog-oblikovanja"; u isto vrijeme smanjite brzinu obrade kako biste materijalu dali dovoljno vremena za opuštanje mikro-naprezanja i izbjegli krti lom.