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工程中常用的一类厚度远小于平面尺寸的板件。厚度4.5mm至25mm的钢板，成为中厚板。


定义


中厚板是指厚度4.5-25.0mm的钢板，厚度25.0-100.0mm的称为厚板，厚度**过100.0mm的为特厚板。




理论


厚度虽小，但横向剪力所引起的变形和弯曲变形属同一量级，在分析静载荷下的应力和变形时，仍须考虑横向剪切效应，垂直于板面方向的正应力则可忽略。在分析动载荷下的应力和变形时，除考虑横向剪切效应外，还须考虑微段的惯性力和阻尼力矩。中厚板在机械工业中早已有广泛应用。近年来由于高压、高温和强辐射的环境要求，工程中板的厚度有所增加，很多板件均改用中厚板理论进行分析。


20世纪20年代，S.P. 铁木辛柯在一维梁的分析中首先考虑了横向剪切效应。1943年E.瑞斯纳将它推广到二维问题并导出了中厚板的微分方程。由于数学上仍有困难，目前中厚板理论应用得还不够广泛。




用途


中厚板主要应用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁建造等。还可以用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、造船钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板、拖拉机某些零件及焊接构件等。通中厚板用途：广泛用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、桥梁用钢板、造般钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板、拖拉机某些零件及焊接构件具体应用。


科学研究与生产中我国将板带钢按厚度分为较薄带、薄板、中板、厚板和特厚板五大类。我国将厚度在0.2mm以下的钢板称为较薄带，厚度为0.2-3mm的钢板称为薄板，厚度为3-20mm的钢板称为中板，厚度为20-60mm的钢板称为厚板 [2]  ，厚度在60mm以上的钢板称为特厚板。


广泛用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、桥梁用钢板、造般钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板。拖拉机某些零件及焊接构件。


桥梁用钢板：用于大型铁路桥梁。要求承受动载荷、冲击、震动、耐蚀等。


造船钢板：用于制造海洋及内河船舶船体。要求强度高、塑性、韧性、冷弯性能、焊接性能、耐蚀性能都好。


锅炉钢板（锅炉板）：用于制造各种锅炉及重要附件，由于锅炉钢板处于中温（350°C以下）高压状态下工作，除承受较高压力外，还受到冲击，疲劳载荷及水和气腐蚀，要求保证一定强度，还要有良好的焊接及冷弯性能。




汽车减重

在世界能源、资源日益紧张，可持续发展成为共识的新形势下，汽车减重受到人们的关注。激光拼焊板（TWB, Tailor Welding Blank）的出现，把不同厚度、不同性能的板材焊接在一起，用于汽车车身冲压板部件的减重，取得了很好的效果，在国内外均已得到大规模的工业应用。但是激光拼焊板存在以下问题。


a.增加裁剪、焊接等一系列工序，因而增加了生产成本。


b.多了一条（或几条）焊缝，影响冲压件的表面质量、性能均匀性和外观。


c.只能在焊缝处实现厚度的突变，不能做到厚板和薄板的过渡连接。


为了解决这些问题，国外出现了一种利用轧制方法生产的变厚度板材，称为TRB板（TailorRolled Blank）。显然这个名称受到TWB影响，二者相比，激光拼焊板TWB确有裁剪后再拼接的过程，用英文Tailor既形象又贴切，但是轧制方法得到的变厚度板与英文Tailor的常用含义相距较远，作者建议中文用“轧制厚板”简称为“厚板”，对应的英文仍可用TRB。轧制厚板与激光拼焊板相比具有以下明显的优点。


a.省去了焊接及其相关的一系列工序，可降低生产成本，减少能耗和过程损耗。


b.在连续性生产时，其生产效率高、操作容易、可靠性好。


c.没有焊缝，其表面质量好、组织性能均匀性好，连接强度大幅度提高。


d.可方便地获得不同厚度，易于生产出2种以上厚度组合的板材。


e.厚度过渡区的长度和形状可以控制，可根据冲压件服役时的受力状况设计过渡曲线。


厚板TRB不能完全取代TWB，原因是轧制差厚板也有其局限性，如不能把成分和性能不同、宽度不同的板材连接在一起，不能实现曲线拼接、三维拼接和扩宽拼接等。发展趋势是用轧制厚板替代宽度相同、材质相同、厚度不同的激光拼焊板，将来的发展趋势是开发激光拼焊板做不到的按照负载和结构要求设计过渡区的下一代厚板。




生产方法特点


工业生产中用轧制单张板材的方法获得差厚板是不经济的，而经济、有效、实用的方法是首先轧制出周期性变厚度带材（Periodic LongitudeProfile Strip，简称PLP带材），再分段切断成长度为L 的厚板。


PLP带材可用带有前后卷取机的冷轧机轧制。在轧制过程中，由安装在轧机牌坊内的液压缸按照设定的程序对带材实施动态变厚度压下。利用水平方向的轧制速度与垂直方向的压下速度的合理匹配，来保证不同厚度区间的长度和过渡区的形状尺寸。由安装在轧机和卷取机之间的测厚仪来实测轧件的厚度，根据厚度实测值与设定值的偏差来实现对轧件目标厚度的自动控制，以保证厚度精度。


轧制过程周期性、连续不断地进行，直到完成一卷带材的轧制，进而生产出PLP带材。将成卷的PLP带材按照后续成形过程的要求进行（或不进行）退火，不需退火的直接移送到后部处理机组进行后续处理。首先经开卷机开卷；然后经矫直机矫平；按照确定的尺寸精确剪切成为TRB板。将剪切后的板材收集起来，作为汽车冲压件的坯料。TRB板材的材料主要是钢，也可以是铝合金或其他金属材料。


与传统轧制技术相比，这种新方法的工业应用具有鲜明的特点和相当的难度。首先，过渡区的轧制可分为趋薄轧制（downwards rolling）和趋厚轧制（upwards rolling）。无论是趋厚轧制还是趋薄轧制，其咬入角、接触弧长、中性角、前/后滑、轧制压力分布等均与传统轧制不同，需要建立新的理论和公式；其次，在频繁周期性改变厚度的情况下实现厚度的高精度控制是非常困难的，不能简单地套用头部锁定AGC、压力AGC等传统自动厚度控制方法，需要开发新的厚度控制技术；此外，对于过渡区轧制，即使轧辊的转数不变，由于轧件断面的变化和前/后滑的作用，变形区入口和出口的轧件速度和张力也要发生很大的周期性变化，这些因素必然会对轧件的形状尺寸精度和过程控制产生不利的影响，需要加以深入研究。




过渡曲线设计


厚钢板的过渡区在轧制过程及产品使用过程中均有重要作用。过渡区的曲线形状、尺寸不仅决定了冲压件成品的整体和局部承载能力，也影响到冲压生产和模具设计，同时还与轧制过程的控制水平密切相关，因而差厚钢板过渡区曲线的优化设计具有重要的实际意义。


选取过渡曲线要考虑轧制、冲压、产品服役条件等多方面因素，尺寸较长且变化均匀和缓的过渡区，有利于均匀承载和冲压成形，钢板的表面几乎看不到厚度变化的痕迹。TWB板难以用作轿车外板，而过渡曲线经过优化设计的厚板，因其没有焊缝、厚度过渡均匀和缓、表面不留缺陷而为制作轿车外板提供了可能性，这是厚板优于TWB板的另一个方面。尺寸较短、厚度变化剧烈的过渡区可以节省更多的金属，适用于产品服役中受到载荷有急剧变化的场合，过渡区太短轧制和冲压成形的难度都加大，厚板做不到像TWB板那样厚度突然变化，其过渡区长度的较小极限值与轧辊直径有关。


过渡曲线长度、类型的选择和参数设计会影响到厚板的生产、成形和使用性能，需要开展以下方面的研究。


a.在确定的轧辊尺寸、压下速度、水平速度条件下，形成较短过渡区的极限值。


b.在确定的成品服役条件和冲压条件之下，过渡区类型和尺寸的优化设计。


c.获得各种过渡曲线的轧制方法及压下速度与水平速度匹配的变化规律。




汽车制造应用


用轧制方法生产厚板的技术出现之后，很快在国外得到应用。德国 Mubea公司报道，已经生产出**过1500万件厚板供应给奥迪、宝马、大众等汽车制造厂家，广泛应用于制做轿车车身的各种梁、柱、板、管类零部件。


轧制厚板为汽车设计师增添了一种优于激光拼焊板的汽车轻量化材料选择方案，使得设计师可根据汽车零部件负载情况和结构要求来选择不同厚度、不同长度的组合及不同过渡区形状与尺寸的厚板，以期获得较佳的汽车减重效果。这需要汽车设计师与差厚板开发者和生产厂密切配合，在新车型开发前期开展合作，共同分析并解决厚板设计和生产中的问题，使厚板的优势充分发挥出来。




材料特点


1.轧制厚板在连接质量、表面状况、性能均匀性和生产成本等方面优于激光拼焊板，可用于同材质、等宽度、变厚度汽车板材的减重材料，具有良好的应用前景。


2.周期变厚度轧制是一种高效率、低成本生产厚板的有效方法，东北大学已经在实验轧机上轧制出差厚比达到1∶2的厚板样件，试验表明其成形性能良好，初步掌握了轧制厚板的核心技术。


3.轧制厚板的出现为设计师提供了一种汽车减重的新材料，在新车型中广泛采用厚板将收到节省材料、减轻车重、降低油耗的较佳效果。这需要汽车设计师与厚板开发者和生产厂密切合作，共同推进 。