厚板

廣泛用來製造各種容器、爐殼、爐板、橋樑及汽車靜鋼鋼板、低合金鋼鋼板、橋樑用鋼板、造般鋼板、鍋爐鋼板、壓力容器鋼板、花紋鋼板、汽車大梁鋼板。拖拉機某些零件及焊接構件。

橋樑用鋼板：用於大型鐵路橋樑。要求承受動載荷、衝擊、震動、耐蝕等。

造船鋼板：用於製造海洋及內河船舶船體。要求強度高、塑性、韌性、冷彎性能、焊接性能、耐蝕性能都好。

鍋爐鋼板（鍋爐板）：用於製造各種鍋爐及重要附件，由於鍋爐鋼板處於中温（350°C以下）高壓狀態下工作，除承受較高壓力外，還受到衝擊，疲勞載荷及水和氣腐蝕，要求保證一定強度，還要有良好的焊接及冷彎性能 ^[3]  。

在世界能源、資源日益緊張，可持續發展成為共識的新形勢下，汽車減重受到人們的關注。激光拼焊板（TWB, Tailor Welding Blank）的出現，把不同厚度、不同性能的板材焊接在一起，用於汽車車身衝壓板部件的減重，取得了很好的效果，在國內外均已得到大規模的工業應用。但是激光拼焊板存在以下問題。

a.增加裁剪、焊接等一系列工序，因而增加了生產成本。

b.多了一條（或幾條）焊縫，影響衝壓件的表面質量、性能均勻性和外觀。

c.只能在焊縫處實現厚度的突變，不能做到厚板和薄板的過渡連接。

為了解決這些問題，國外出現了一種利用軋製方法生產的變厚度板材，稱為TRB板（TailorRolled Blank）。顯然這個名稱受到TWB影響，二者相比，激光拼焊板TWB確有裁剪後再拼接的過程，用英文Tailor既形象又貼切，但是軋製方法得到的變厚度板與英文Tailor的常用含義相距較遠，作者建議中文用“軋製厚板”簡稱為“厚板”，對應的英文仍可用TRB。軋製厚板與激光拼焊板相比具有以下明顯的優點。

a.省去了焊接及其相關的一系列工序，可降低生產成本，減少能耗和過程損耗。

b.在連續性生產時，其生產效率高、操作容易、可靠性好。

c.沒有焊縫，其表面質量好、組織性能均勻性好，連接強度大幅度提高。

d.可方便地獲得不同厚度，易於生產出2種以上厚度組合的板材。

e.厚度過渡區的長度和形狀可以控制，可根據衝壓件服役時的受力狀況設計過渡曲線。

厚板TRB不能完全取代TWB，原因是軋製差厚板也有其侷限性，如不能把成分和性能不同、寬度不同的板材連接在一起，不能實現曲線拼接、三維拼接和擴寬拼接等。發展趨勢是用軋製厚板替代寬度相同、材質相同、厚度不同的激光拼焊板，將來的發展趨勢是開發激光拼焊板做不到的按照負載和結構要求設計過渡區的下一代厚板 ^[4]  。

工業生產中用軋製單張板材的方法獲得差厚板是不經濟的，而經濟、有效、實用的方法是首先軋製出週期性變厚度帶材（Periodic LongitudeProfile Strip，簡稱PLP帶材），再分段切斷成長度為L 的厚板。

PLP帶材可用帶有前後卷取機的冷軋機軋製。在軋製過程中，由安裝在軋機牌坊內的液壓缸按照設定的程序對帶材實施動態變厚度壓下。利用水平方向的軋製速度與垂直方向的壓下速度的合理匹配，來保證不同厚度區間的長度和過渡區的形狀尺寸。由安裝在軋機和卷取機之間的測厚儀來實測軋件的厚度，根據厚度實測值與設定值的偏差來實現對軋件目標厚度的自動控制，以保證厚度精度。

軋製過程週期性、連續不斷地進行，直到完成一卷帶材的軋製，進而生產出PLP帶材。將成卷的PLP帶材按照後續成形過程的要求進行（或不進行）退火，不需退火的直接移送到後部處理機組進行後續處理。首先經開卷機開卷；然後經矯直機矯平；按照確定的尺寸精確剪切成為TRB板。將剪切後的板材收集起來，作為汽車衝壓件的坯料。TRB板材的材料主要是鋼，也可以是鋁合金或其他金屬材料。

與傳統軋製技術相比，這種新方法的工業應用具有鮮明的特點和相當的難度。首先，過渡區的軋製可分為趨薄軋製（downwards rolling）和趨厚軋製（upwards rolling）。無論是趨厚軋製還是趨薄軋製，其咬入角、接觸弧長、中性角、前/後滑、軋製壓力分佈等均與傳統軋製不同，需要建立新的理論和公式；其次，在頻繁週期性改變厚度的情況下實現厚度的高精度控制是非常困難的，不能簡單地套用頭部鎖定AGC、壓力AGC等傳統自動厚度控制方法，需要開發新的厚度控制技術；此外，對於過渡區軋製，即使軋輥的轉數不變，由於軋件斷面的變化和前/後滑的作用，變形區入口和出口的軋件速度和張力也要發生很大的週期性變化，這些因素必然會對軋件的形狀尺寸精度和過程控制產生不利的影響，需要加以深入研究 ^[5]  。

厚鋼板的過渡區在軋製過程及產品使用過程中均有重要作用。過渡區的曲線形狀、尺寸不僅決定了衝壓件成品的整體和局部承載能力，也影響到衝壓生產和模具設計，同時還與軋製過程的控制水平密切相關，因而差厚鋼板過渡區曲線的優化設計具有重要的實際意義。

選取過渡曲線要考慮軋製、衝壓、產品服役條件等多方面因素，尺寸較長且變化均勻和緩的過渡區，有利於均勻承載和衝壓成形，鋼板的表面幾乎看不到厚度變化的痕跡。TWB板難以用作轎車外板，而過渡曲線經過優化設計的厚板，因其沒有焊縫、厚度過渡均勻和緩、表面不留缺陷而為製作轎車外板提供了可能性，這是厚板優於TWB板的另一個方面。尺寸較短、厚度變化劇烈的過渡區可以節省更多的金屬，適用於產品服役中受到載荷有急劇變化的場合，過渡區太短軋製和衝壓成形的難度都加大，厚板做不到像TWB板那樣厚度突然變化，其過渡區長度的最小極限值與軋輥直徑有關。

過渡曲線長度、類型的選擇和參數設計會影響到厚板的生產、成形和使用性能，需要開展以下方面的研究。

a.在確定的軋輥尺寸、壓下速度、水平速度條件下，形成最短過渡區的極限值。

b.在確定的成品服役條件和衝壓條件之下，過渡區類型和尺寸的優化設計。

c.獲得各種過渡曲線的軋製方法及壓下速度與水平速度匹配的變化規律 ^[3]  。

在東北大學軋製技術及連軋自動化國家重點實驗室的四輥冷軋試驗軋機上進行厚板的軋製試驗，主要試驗參數如下：軋機工作輥直徑105mm；支撐輥直徑300 mm；輥面寬300 mm；軋製力(Max.) 4000kN。軋件材質為低碳鋼。軋件厚區2.0-2.5 mm、薄區1.0-1.5mm、過渡區長30-100mm。利用材料成形試驗機對差厚板樣件進行了成形性能試驗，厚板厚區、薄區、過渡區的杯突試驗值相差不大，其成形性能良好。

用軋製方法生產厚板的技術出現之後，很快在國外得到應用。德國 Mubea公司報道，已經生產出超過1500萬件厚板供應給奧迪、寶馬、大眾等汽車製造廠家，廣泛應用於製做轎車車身的各種梁、柱、板、管類零部件。

軋製厚板為汽車設計師增添了一種優於激光拼焊板的汽車輕量化材料選擇方案，使得設計師可根據汽車零部件負載情況和結構要求來選擇不同厚度、不同長度的組合及不同過渡區形狀與尺寸的厚板，以期獲得最佳的汽車減重效果。這需要汽車設計師與差厚板開發者和生產廠密切配合，在新車型開發前期開展合作，共同分析並解決厚板設計和生產中的問題，使厚板的優勢充分發揮出來 ^[4]  。

1.軋製厚板在連接質量、表面狀況、性能均勻性和生產成本等方面優於激光拼焊板，可用於同材質、等寬度、變厚度汽車板材的減重材料，具有良好的應用前景。

2.週期變厚度軋製是一種高效率、低成本生產厚板的有效方法，東北大學已經在實驗軋機上軋製出差厚比達到1∶2的厚板樣件，試驗表明其成形性能良好，初步掌握了軋製厚板的核心技術。

3.軋製厚板的出現為設計師提供了一種汽車減重的新材料，在新車型中廣泛採用厚板將收到節省材料、減輕車重、降低油耗的最佳效果。這需要汽車設計師與厚板開發者和生產廠密切合作，共同推進 ^[5]  。