我國(guó)家電行業(yè)是市場(chǎng)化程度*高的行業(yè)之一，主要家電產(chǎn)品的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量已位居世界首位，其中空調(diào)壓縮機(jī)的產(chǎn)量超過(guò)世界份額的60%，年產(chǎn)量達(dá)到8000萬(wàn)臺(tái)以上，因此對(duì)家電板的需求量也急劇增加，2009年使用量接近了700萬(wàn)t，其中空調(diào)壓縮機(jī)外殼主要使用熱軋酸洗板，約占11%，接近80萬(wàn)t.熱軋酸洗板是板帶材生產(chǎn)發(fā)展的一類新興產(chǎn)品，它是介于熱軋板和冷軋板之間的中間產(chǎn)品，是部分熱軋板和冷軋板的理想，經(jīng)濟(jì)的替代板帶產(chǎn)品。熱軋酸洗板卷以優(yōu)質(zhì)熱軋板卷為原料，在酸洗機(jī)組上，主要經(jīng)酸洗去掉帶鋼表面的氧化鐵皮，切邊，平整及涂油等工序處理后得到的熱軋酸洗板卷，它除作各類冷軋板帶產(chǎn)品，熱軋板熱鍍鋅產(chǎn)品以及焊管產(chǎn)品的原料鋼卷外，還能直接用作各類商品板材，用途廣泛，空調(diào)壓縮機(jī)外殼就是其主要用途之一，具體牌號(hào)有SPHE，SPHD，SPHC等.

　　其中X代表壓縮機(jī)外殼的橫向，Y代表壓縮機(jī)外殼的縱向。外殼的成形需要經(jīng)過(guò)卷板，焊接，沖孔，翻邊，涂裝等十幾道工序后才能完成，因此對(duì)外殼產(chǎn)品質(zhì)量要求空調(diào)壓縮機(jī)的外觀圖要體現(xiàn)在有優(yōu)良的沖壓成形性能，尺寸精度要求高，在表面質(zhì)量方面要求也很高，接近冷軋板的表面質(zhì)量，而且空調(diào)壓縮機(jī)是全封閉型的壓縮機(jī)，工作壓力較高，因此對(duì)殼體還要求具有較高的耐壓能力，目前新冷媒R410A用的空調(diào)壓縮機(jī)要求耐壓約為20MPa.但是，在空調(diào)壓縮機(jī)外殼的實(shí)際制造過(guò)程中，熱軋酸洗板沖壓時(shí)，有時(shí)發(fā)生沖壓開(kāi)裂和沖壓后產(chǎn)生不均勻變形，影響廠家的正常使用。因此在選用合適的空調(diào)壓縮機(jī)外殼用熱軋酸洗板時(shí)必須對(duì)其多項(xiàng)性能進(jìn)行考核和調(diào)查。

　　1熱軋酸洗板的性能

　　鋼板的成形性能主要受到化學(xué)成分及金相組織的影響。要提高鋼板的成形性能，首先要獲得超低的碳（C），磷（P），硫（S）的鋼水，再加入適量的合金元素鈦（Ti）或者鈮（Nb）后，進(jìn)行嚴(yán)格和高難度的冶煉，軋制等工藝控制，使C，氮（N）等非金屬元素和合金屬元素充分地結(jié)合并析出，以固定鋼中殘留C和N，使鋼成為無(wú)間隙原子狀態(tài)和大量有利織構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)，從而具有優(yōu)異的深沖性能，高塑性應(yīng)變比，高延伸率，高硬化指數(shù)，以及較低的屈強(qiáng)比.

　　1.1化學(xué)成分

　　化學(xué)成分作為空調(diào)壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家采購(gòu)殼體材料的重要指標(biāo)之一，熱軋酸洗板的化學(xué)成分與其成形性能密切相關(guān)，因此使用單位必須密切關(guān)注。

　　1.2金相組織

　　熱軋酸洗深沖鋼板的組織特征是鐵素體等軸晶粒和極少量滲碳體。這種純鐵素體組織及其晶粒度決定了鋼的伸長(zhǎng)率和屈服強(qiáng)度。較大的晶粒尺寸對(duì)應(yīng)于較小的屈服強(qiáng)度，相應(yīng)的成形性能較好。

　　滲碳體數(shù)量極少也是熱軋酸洗深沖鋼板伸長(zhǎng)率高的主要原因之一。滲碳體作為脆性相，不利于伸長(zhǎng)率提高，尤其是在晶界上呈網(wǎng)狀分布，分割基體，破壞組織連續(xù)性，削弱晶界的結(jié)合力，降低鋼的伸長(zhǎng)率和成形性。由于熱軋酸洗鋼板中C含量很低，又經(jīng)過(guò)Ti部分固定，因而形成的滲碳體數(shù)量極為有限，在金相組織中反映不明顯，這可以在圖2SPHE試樣表面金相組織中看出。

　　另外上文提到的Ti，一方面固定C，N間隙原子，可以減少間隙原子的固溶強(qiáng)化作用，有利于提高鋼板的伸長(zhǎng)率和深沖性能；另一方面形成碳氮化物第2相粒子，對(duì)控制晶粒尺寸起重要作用，在鋼板加熱，軋制和卷取各階段發(fā)生變化，并阻止晶粒長(zhǎng)大，從而降低鋼板的伸長(zhǎng)率和提高屈服強(qiáng)度，對(duì)成形性能不利。第2相粒子對(duì)熱軋酸洗深沖鋼板的伸長(zhǎng)率和屈服強(qiáng)度及成形性能有雙重作用，因此第2相粒子數(shù)量應(yīng)該適中，鋼中Ti的加入量要適當(dāng).第2相粒子可以在掃描電子顯微鏡下通過(guò)背散射掃描進(jìn)行觀察，并通過(guò)能譜儀進(jìn)行具體成分的確認(rèn)。

　　綜上所述，熱軋酸洗深沖鋼板要求化學(xué)成分中C含量超低和Ti微合金化，以及極少量的滲碳體組織。SPHE試樣表面以及橫縱截面金相組織。金相檢驗(yàn)表明，晶粒度在8級(jí)左右，夾雜物都在0.5~1.5級(jí)之間，游離滲碳體級(jí)別也正常。

　　參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)熱軋酸洗鋼板，晶粒度要求不小于6級(jí)，所有試樣的夾雜物都在0.5~1.5級(jí)，允許有游離滲碳體組織存在。按GB/T13299**評(píng)級(jí)圖評(píng)級(jí)，*深沖級(jí)的級(jí)別范圍為0，1，2，3級(jí)，呈點(diǎn)狀，短鏈狀分布。

　　1.3力學(xué)性能

　　沖壓所用的材料，不僅要滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，還應(yīng)當(dāng)滿足沖壓工藝和沖壓后的加工要求（如切削加工，焊接，涂裝等）。在空調(diào)壓縮機(jī)外殼的生產(chǎn)過(guò)程中涉及的各種沖壓工序?qū)彳埶嵯翠摪宓淖冃我笫遣煌?，如沖裁，彎曲，拉深，擠壓等，對(duì)板材性能的具體要求也有所差異。對(duì)熱軋酸洗鋼板的沖壓性能主要通過(guò)其力學(xué)性能表征，但是目前對(duì)力學(xué)性能的規(guī)定主要存在以下問(wèn)題：通常只規(guī)定屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，斷裂延伸率等，而對(duì)其他指標(biāo)未作規(guī)定，如屈強(qiáng)比，彈性模量，硬化指數(shù)n，塑性應(yīng)變比（板厚方向性系數(shù)）r，板平面方向性r；對(duì)樣品性能的測(cè)試不考慮材料的各向異性，應(yīng)該從同一部位的0#，45#，90#方向進(jìn)行測(cè)試，了解材料的性能差異.

　　在實(shí)際的應(yīng)用中，如深沖過(guò)程，板料經(jīng)受以壓縮為主的變形，板料的屈服強(qiáng)度小，則變形區(qū)所受切向力較小，板料的起皺趨勢(shì)小，對(duì)提高極限變形程度有利。沖壓時(shí)，板料的抗拉強(qiáng)度越高，板料所能承受的應(yīng)力也越高，因而也就越不容易發(fā)生斷裂，即成形性好。所以對(duì)于熱軋沖壓薄板，除了要求具有足夠的強(qiáng)度外，主要是希望易成形而不易失效，即低的屈強(qiáng)比。

　　n值大，不僅能提高鋼板的局部應(yīng)變能力，即增大失穩(wěn)極限應(yīng)變，而且能使應(yīng)變分布趨于均勻化，提高板料成形時(shí)的總體成形極限。r值越大，鋼板相對(duì)沿板平面方向容易變形，而沿厚度方向不易變形，不易產(chǎn)生沖壓開(kāi)裂現(xiàn)象。|r|值越大，板平面內(nèi)各向異性越嚴(yán)重，結(jié)果使沖壓件的邊沿不齊，形成凸耳，從而影響沖壓件的質(zhì)量，并降低板料的利用率。而|r|值越小，則深沖鋼板的成形性能越好。因此，用于沖壓的板卷要有低的屈強(qiáng)比，高的n值，r值和低的|r|值。

　　另外，在確認(rèn)材料性能參數(shù)的同時(shí)，也要考慮它的工藝性能，通常有2個(gè)試驗(yàn)：

　　（1）冷彎試驗(yàn)。GB/T710標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用08~35號(hào)鋼軋制的鋼板和寬鋼帶，在交貨狀態(tài)下應(yīng)進(jìn)行180#橫向冷彎試驗(yàn)，彎心直徑符合表2規(guī)定，彎曲處不得有裂紋，裂口和分層；

　　（2）杯突試驗(yàn)。軋制厚度不大于2mm的鋼板和鋼帶，在交貨狀態(tài)下進(jìn)行杯突試驗(yàn)時(shí)。

　　雖然GB/T710沒(méi)有提到SPHE熱軋酸洗鋼板，但是本標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板和鋼帶，因此筆者認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)也適用于目前大量使用的SPHE材料。同時(shí)，材料的力學(xué)性能對(duì)于加工設(shè)備能力的選擇有很大幫助。

　　1.4織構(gòu)

　　織構(gòu)是多晶體取向分布狀態(tài)明顯偏離隨機(jī)分布的取向分布結(jié)構(gòu)，它會(huì)導(dǎo)致鋼板力學(xué)性能的各向異性，從而影響鋼板的成形性。熱軋鋼板在特定的工藝條件下會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的織構(gòu)，它不僅影響后續(xù)冷軋鋼板的織構(gòu)形成，而且還會(huì)直接影響熱軋鋼板的性能。

　　熱軋酸洗鋼板在軋制以后，原始晶粒組織被拉長(zhǎng)或呈扁平狀。通過(guò)熱處理，在溫度的作用下，形變晶粒內(nèi)部發(fā)生變化，產(chǎn)生新的細(xì)小晶粒，并不斷長(zhǎng)大，生成新的等軸晶，如圖3中橫向和縱向的組織所示。而表面晶粒較內(nèi)部晶粒粗大，主要是溫度場(chǎng)在表面和內(nèi)部分布的不均勻造成的，表面溫度高，再結(jié)晶晶粒生長(zhǎng)速度快，如圖2所示。實(shí)際上由于溫度場(chǎng)存在，橫向和縱向的組織生長(zhǎng)速度也是有差異的，導(dǎo)致微觀上，它們的晶粒在不同的方向上尺寸存在差異；另外，作為多晶體材料，在單向受力的條件下，由于各晶粒的取向有差異，滑移有先后，形變有大小，導(dǎo)致宏觀上材料表現(xiàn)出一定的形變織構(gòu)，即形變時(shí)大部分晶粒之間至少有一個(gè)晶向相互平行或接近平行，出現(xiàn)擇優(yōu)取向，即不同方向上力學(xué)性能存在差異，導(dǎo)致一定的各向異性。

　　1.5應(yīng)力分析

　　熱軋酸洗鋼板經(jīng)過(guò)加工以后，制成壓縮機(jī)的外殼，由于這個(gè)過(guò)程一直受到外力的作用，同時(shí)不同部位經(jīng)受不同的沖壓工藝，因此成形后殼體不同部位存在殘余應(yīng)力分布。而殘余應(yīng)力的存在對(duì)于空調(diào)壓縮機(jī)的后續(xù)使用是有影響的，這是由于空調(diào)壓縮機(jī)是全封閉型的制冷壓縮機(jī)，空調(diào)壓縮機(jī)工作時(shí)，它的殼體處于一定的高壓狀態(tài)，而且不同的部位承受的壓力也不同，有時(shí)制冷機(jī)泄漏就發(fā)生在殼體上某一薄弱部位。

　　應(yīng)力分析工作可以按以下步驟進(jìn)行：在獲得熱軋酸洗鋼性能參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真模擬CAE分析，獲得空調(diào)壓縮機(jī)外殼的殘余應(yīng)力分布和應(yīng)變分布；對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并從壓縮機(jī)外殼上取樣進(jìn)行殘余應(yīng)力的測(cè)定.某型號(hào)空調(diào)壓縮機(jī)的殼體固定工作壓力條件下的應(yīng)力分布，在兩進(jìn)氣口間的區(qū)域應(yīng)力集中，尤其是殼體翻邊處，應(yīng)力*高。進(jìn)氣口沿垂直軋制方向收縮，沿軋制方向拉伸，如圖5所示，但是壓縮機(jī)工作時(shí)變形*嚴(yán)重的區(qū)域是外殼的底部。

　　結(jié)合長(zhǎng)期試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果綜合分析，在兩個(gè)進(jìn)氣口之間的區(qū)域應(yīng)力*集中，在受力的條件下發(fā)生失效的概率較高，因此對(duì)其進(jìn)行宏觀應(yīng)力測(cè)試，A為殼體材料成形前表面應(yīng)力狀態(tài)，B為空調(diào)壓縮機(jī)兩進(jìn)氣口間正常的應(yīng)力分布，C為部分壓縮機(jī)兩進(jìn)氣口間破裂的樣品的應(yīng)力狀態(tài)。其中正值代表拉應(yīng)力，負(fù)值代表壓應(yīng)力。

　　熱軋酸洗板材料通常在X方向呈現(xiàn)拉應(yīng)力，Y方向都呈現(xiàn)壓應(yīng)力，制作成空調(diào)壓縮機(jī)殼體以后，因?yàn)榧庸さ脑?，在X方向上應(yīng)力略有降低，主要變化在Y方向上，壓應(yīng)力顯著降低。從受力分析來(lái)看，在Y方向上，殼體材料主要受拉應(yīng)力作用，因此如果存在一定的壓應(yīng)力是有助于提高殼體的耐壓能力的。從一些失效的空調(diào)壓縮機(jī)殼體的應(yīng)力測(cè)試結(jié)果，即圖6中的C區(qū)域可以看出，這些f樣品在XY方向上的應(yīng)力都已經(jīng)變成了拉應(yīng)力。

　　1.6阻尼分析

　　空調(diào)壓縮機(jī)是空調(diào)機(jī)械噪聲的主要來(lái)源，物體的振動(dòng)（噪聲）主要受下述因素影響：與勢(shì)能有關(guān)的剛度（殼體結(jié)構(gòu)剛度?。?，與動(dòng)能有關(guān)的質(zhì)量（質(zhì)量增加設(shè)備笨重），以及與能量消耗有關(guān)的阻尼（增加材料的內(nèi)耗）。因此在無(wú)法改變結(jié)構(gòu)，即構(gòu)件設(shè)計(jì)已確定時(shí)，以及在寬頻隨機(jī)激勵(lì)，脈沖激勵(lì)等場(chǎng)合下，就只能采用增加部件或系統(tǒng)阻尼的方法來(lái)空調(diào)壓縮機(jī)殼體進(jìn)氣口間的應(yīng)力測(cè)試結(jié)果控制振動(dòng)或噪聲。但現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)是盡可能采用整體加工工藝的構(gòu)件，選用高強(qiáng)度的材料和實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，空調(diào)壓縮機(jī)也不例外，其結(jié)果勢(shì)必使系統(tǒng)的連結(jié)阻尼及部件的內(nèi)阻下降。為此必須開(kāi)發(fā)既具有高強(qiáng)度又具有高內(nèi)阻的新型殼體材料，才有助于解決上述矛盾。亦即在給定的振動(dòng)結(jié)構(gòu)因子的前提下，提高組成材料的內(nèi)阻，以便通過(guò)用增大振源系統(tǒng)內(nèi)部阻尼，增大固體結(jié)構(gòu)傳遞途徑的能量消耗和改變聲輻射表面的振動(dòng)響應(yīng)特性等辦法，來(lái)達(dá)到減振或降噪目的。

　　目前主要通過(guò)聲功率，聲壓級(jí)測(cè)量和模態(tài)分析等來(lái)進(jìn)行空調(diào)壓縮機(jī)振動(dòng)，噪聲主要來(lái)源的識(shí)別和對(duì)比分析，但迄今尚未提出應(yīng)用在此的材料阻尼性能指標(biāo)。

　　通過(guò)充分考慮材料，測(cè)試方法，測(cè)試儀器，試樣和測(cè)試參數(shù)等因素，通過(guò)制作標(biāo)樣和進(jìn)行廣泛的比較試驗(yàn)，制定測(cè)試金屬材料阻尼性能的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)將有助于空調(diào)壓縮機(jī)殼體材料的選擇和應(yīng)用。

　　2結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，熱軋酸洗深沖鋼板在空調(diào)壓縮機(jī)上應(yīng)用可通過(guò)以下要求來(lái)保證：

　?。?）超低C和Ti等微合金化的化學(xué)成分，有利于鐵素體基體，極少滲碳體數(shù)量的金相組織形成；

　?。?）通過(guò)化學(xué)成分和金相組織來(lái)保證獲得良好的力學(xué)性能，有利于熱軋酸洗鋼板的冷成形性；

　?。?）通過(guò)控制軋制和熱處理工藝來(lái)獲得理想的板卷微觀織構(gòu)，改善熱軋酸洗鋼板的冷成形性；

　?。?）通過(guò)對(duì)殘余應(yīng)力和應(yīng)變分布的分析，有利于空調(diào)壓縮機(jī)殼體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化；

　?。?）通過(guò)對(duì)殼體材料阻尼性能的探討，有助于空調(diào)壓縮機(jī)殼體材料的選擇和殼體結(jié)構(gòu)地優(yōu)化，降低壓縮機(jī)的噪音。