X代表壓縮機外殼的橫向，Y代表壓縮機外殼的縱向。外殼的成形需要經(jīng)過卷板，焊接，沖孔，翻邊，涂裝等十幾道工序后才能完成，因此對外殼產(chǎn)品質(zhì)量要求空調(diào)壓縮機的外觀圖要體現(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)壓縮機是全封閉型的壓縮機，工作壓力較高，因此對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)壓縮機要求耐壓約為20MPa.但是，在空調(diào)壓縮機外殼的實際制造過程中，熱軋酸洗板沖壓時，有時發(fā)生沖壓開裂和沖壓后產(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)壓縮機外殼用熱軋酸洗板時必須對其多項性能進行考核和調(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，進行嚴格和高難度的冶煉，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合并析出，以固定鋼中殘留C和N，使鋼成為無間隙原子狀態(tài)和大量有利織構的晶體結構，從而具有優(yōu)異的深沖性能，高塑性應變比，高延伸率，高硬化指數(shù)，以及較低的屈強比.

1.1化學成分

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

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率和屈服強度。較大的晶粒尺寸對應于較小的屈服強度，相應的成形性能較好。

滲碳體數(shù)量極少也是熱軋酸洗深沖鋼板伸長率高的主要原因之一。滲碳體作為脆性相，不利于伸長率提高，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，削弱晶界的結合力，降低鋼的伸長率和成形性。由于熱軋酸洗鋼板中C含量很低，又經(jīng)過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化作用，有利于提高鋼板的伸長率和深沖性能；另一方面形成碳氮化物第2相粒子，對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，并阻止晶粒長大，從而降低鋼板的伸長率和提高屈服強度，對成形性能不利。第2相粒子對熱軋酸洗深沖鋼板的伸長率和屈服強度及成形性能有雙重作用，因此第2相粒子數(shù)量應該適中，鋼中Ti的加入量要適當.第2相粒子可以在掃描電子顯微鏡下通過背散射掃描進行觀察，并通過能譜儀進行具體成分的確認。

綜上所述，熱軋酸洗深沖鋼板要求化學成分中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。金相檢驗表明，晶粒度在8級左右，夾雜物都在0.5~1.5級之間，游離滲碳體級別也正常。

參考相關標準，對熱軋酸洗鋼板，晶粒度要求不小于6級，所有試樣的夾雜物都在0.5~1.5級，允許有游離滲碳體組織存在。按GB/T13299第一評級圖評級，最深沖級的級別范圍為0，1，2，3級，呈點狀，短鏈狀分布。

1.3力學性能

沖壓所用的材料，不僅要滿足產(chǎn)品設計的要求，還應當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)壓縮機外殼的生產(chǎn)過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，對板材性能的具體要求也有所差異。對熱軋酸洗鋼板的沖壓性能主要通過其力學性能表征，但是目前對力學性能的規(guī)定主要存在以下問題：通常只規(guī)定屈服強度，抗拉強度，斷裂延伸率等，而對其他指標未作規(guī)定，如屈強比，彈性模量，硬化指數(shù)n，塑性應變比（板厚方向性系數(shù)）r，板平面方向性r；對樣品性能的測試不考慮材料的各向異性，應該從同一部位的0#，45#，90#方向進行測試，了解材料的性能差異.

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

n值大，不僅能提高鋼板的局部應變能力，即增大失穩(wěn)極限應變，而且能使應變分布趨于均勻化，提高板料成形時的總體成形極限。r值越大，鋼板相對沿板平面方向容易變形，而沿厚度方向不易變形，不易產(chǎn)生沖壓開裂現(xiàn)象。|r|值越大，板平面內(nèi)各向異性越嚴重，結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比，高的n值，r值和低的|r|值。

另外，在確認材料性能參數(shù)的同時，也要考慮它的工藝性能，通常有2個試驗：

（1）冷彎試驗。GB/T710標準規(guī)定用08~35號鋼軋制的鋼板和寬鋼帶，在交貨狀態(tài)下應進行180#橫向冷彎試驗，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。軋制厚度不大于2mm的鋼板和鋼帶，在交貨狀態(tài)下進行杯突試驗時。

雖然GB/T710沒有提到SPHE熱軋酸洗鋼板，但是本標準主要針對優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼熱軋薄鋼板和鋼帶，因此筆者認為該標準也適用于目前大量使用的SPHE材料。同時，材料的力學性能對于加工設備能力的選擇有很大幫助。

1.4織構

織構是多晶體取向分布狀態(tài)明顯偏離隨機分布的取向分布結構，它會導致鋼板力學性能的各向異性，從而影響鋼板的成形性。熱軋鋼板在特定的工藝條件下會產(chǎn)生較強的織構，它不僅影響后續(xù)冷軋鋼板的織構形成，而且還會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或呈扁平狀。通過熱處理，在溫度的作用下，形變晶粒內(nèi)部發(fā)生變化，產(chǎn)生新的細小晶粒，并不斷長大，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，主要是溫度場在表面和內(nèi)部分布的不均勻造成的，表面溫度高，再結晶晶粒生長速度快，如圖2所示。實際上由于溫度場存在，橫向和縱向的組織生長速度也是有差異的，導致微觀上，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，導致宏觀上材料表現(xiàn)出一定的形變織構，即形變時大部分晶粒之間至少有一個晶向相互平行或接近平行，出現(xiàn)擇優(yōu)取向，即不同方向上力學性能存在差異，導致一定的各向異性。

1.5應力分析

熱軋酸洗鋼板經(jīng)過加工以后，制成壓縮機的外殼，由于這個過程一直受到外力的作用，同時不同部位經(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力分布。而殘余應力的存在對于空調(diào)壓縮機的后續(xù)使用是有影響的，這是由于空調(diào)壓縮機是全封閉型的制冷壓縮機，空調(diào)壓縮機工作時，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，有時制冷機泄漏就發(fā)生在殼體上某一薄弱部位。

應力分析工作可以按以下步驟進行：在獲得熱軋酸洗鋼性能參數(shù)的基礎上進行仿真模擬CAE分析，獲得空調(diào)壓縮機外殼的殘余應力分布和應變分布；對上述數(shù)據(jù)進行分析，并從壓縮機外殼上取樣進行殘余應力的測定.某型號空調(diào)壓縮機的殼體固定工作壓力條件下的應力分布，在兩進氣口間的區(qū)域應力集中，尤其是殼體翻邊處，應力最高。進氣口沿垂直軋制方向收縮，沿軋制方向拉伸，如圖5所示，但是壓縮機工作時變形最嚴重的區(qū)域是外殼的底部。

結合長期試驗統(tǒng)計的結果綜合分析，在兩個進氣口之間的區(qū)域應力最集中，在受力的條件下發(fā)生失效的概率較高，因此對其進行宏觀應力測試，A為殼體材料成形前表面應力狀態(tài)，B為空調(diào)壓縮機兩進氣口間正常的應力分布，C為部分壓縮機兩進氣口間破裂的樣品的應力狀態(tài)。其中正值代表拉應力，負值代表壓應力。

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

1.6阻尼分析

空調(diào)壓縮機是空調(diào)機械噪聲的主要來源，物體的振動（噪聲）主要受下述因素影響：與勢能有關的剛度（殼體結構剛度小），與動能有關的質(zhì)量（質(zhì)量增加設備笨重），以及與能量消耗有關的阻尼（增加材料的內(nèi)耗）。因此在無法改變結構，即構件設計已確定時，以及在寬頻隨機激勵，脈沖激勵等場合下，就只能采用增加部件或系統(tǒng)阻尼的方法來空調(diào)壓縮機殼體進氣口間的應力測試結果控制振動或噪聲。但現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展趨勢是盡可能采用整體加工工藝的構件，選用高強度的材料和實現(xiàn)高速運行，空調(diào)壓縮機也不例外，其結果勢必使系統(tǒng)的連結阻尼及部件的內(nèi)阻下降。為此必須開發(fā)既具有高強度又具有高內(nèi)阻的新型殼體材料，才有助于解決上述矛盾。亦即在給定的振動結構因子的前提下，提高組成材料的內(nèi)阻，以便通過用增大振源系統(tǒng)內(nèi)部阻尼，增大固體結構傳遞途徑的能量消耗和改變聲輻射表面的振動響應特性等辦法，來達到減振或降噪目的。

目前主要通過聲功率，聲壓級測量和模態(tài)分析等來進行空調(diào)壓縮機振動，噪聲主要來源的識別和對比分析，但迄今尚未提出應用在此的材料阻尼性能指標。

通過充分考慮材料，測試方法，測試儀器，試樣和測試參數(shù)等因素，通過制作標樣和進行廣泛的比較試驗，制定測試金屬材料阻尼性能的統(tǒng)一標準將有助于空調(diào)壓縮機殼體材料的選擇和應用。

2結語

綜上所述，熱軋酸洗深沖鋼板在空調(diào)壓縮機上應用可通過以下要求來保證：

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

（2）通過化學成分和金相組織來保證獲得良好的力學性能，有利于熱軋酸洗鋼板的冷成形性；

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

（4）通過對殘余應力和應變分布的分析，有利于空調(diào)壓縮機殼體結構的設計和優(yōu)化；

（5）通過對殼體材料阻尼性能的探討，有助于空調(diào)壓縮機殼體材料的選擇和殼體結構地優(yōu)化，降低壓縮機的噪音。