冷弯成型方矩形管角部裂纹扫描电镜分析报告

    由圆管加工成方矩形管的辊式冷弯成型的主要变形方式为横向弯曲变形，而弯曲最大的部位是方矩形管的角部。为此，在东北大学材料测试中心，利用SEM505扫描电镜对现有的方矩形管产品的内外角进行观察分析。

1．制样及实验过程
    分别在80x40x3.75管（原料为 焊管，材质Q235）（第一组）、40x40x3.0（原料为 焊管，材质Q235）（第二组）、50x30x3.5（原料为 焊管，材质Q235）（第三组）的横断面上取四个角，如下图所示。将制样的横断面磨制、刨光，然后在扫描电镜上以1620倍和812倍观察并照相，照片如图一、图二、图三所示。

                       

2．实验结构
   分别对80x40x3.75、40x40x3.0、50x30x3.0样品的12块样的横断面进行了不同倍数的观察。结果如下：对80x40x3.75样品的四块样在1620和812倍镜下观察，大部分部位未发现裂纹。1#样只在外径边部发现仅有一处裂纹（见照片1-1），内径部发现一处向里扩展的裂纹（见照片1-2），2#样只在外径部发现有一处纵向裂纹（见照片2-1），3#样只在外径部发现有少数裂纹横向发展（见照片3—1），4#样未发现裂纹。

   对40x40x3.0样品的四块样在1620和812倍镜下观察，大部分部位均未发现裂纹，1#样内径部分未发现裂纹，外径部分个别地方发现有裂纹（见2-1-1），2#样外径部分发现有一处微裂纹（见照片2-2-1），其它部位未发现裂纹，3#样未发现裂纹，4#样未发现裂纹。

   对50x30x3.5样品的四块样在1620和812倍镜下观察，1#样内径部未发现裂纹，外径部发现有一处微裂纹（见照片3-1-1），2#样外径部发现有一处微裂纹（见照片3-2-1），内径部分发现有一处裂纹（见照片3-2-2）3#样部发现有一处裂纹（见照片KP-3—2）

3．结果分析
    对方矩形管的成型进行受力分析可知，角部主要变形为弯曲变形，另外附加变形有纵向拉伸变形、扭曲变形等。如下图所示，角部外侧面受拉应力，内侧面受压应力。这样，管外角在剪切力的作用下在适当的应力条件下可能发生滑移变形产生径向裂纹，不会有切向裂纹发生。通常材料无异常内角不会有裂纹发生。 实验中出现的切向裂纹应该是原材料内部缺陷，或者是氧化铁皮与基体的分界所制。

4．结论
    由以上实验及分析表明我公司现有的方矩形管产品内外角部基本无裂纹。实验发现的局部裂纹很少，外角部最长裂纹长度为0.034mm。 我公司的产品现在多用在结构件上，这么多年来的实践表明：用户反映良好，并无提出质量疑义的。