测试速度对冷轧钢板表面波纹度的影响研究

测试速度对冷轧钢板表面波纹度的影响研究

袁晓宇 ,历妍 ,王毅磊 ,薛凯

宝钢湛江钢铁有限公司制造管理部，广东  湛江  524072

摘  要：SEP 1941-2012《冷轧钢板表面波纹度检测》中要求触针移动速度小于等于1.0mm/s。为提高触针移动速度，从而缩短表面波纹度的检测周期，提高检测效率，开展了专项对比试验，分析不同的测试速度对波纹度WCA、Wa0.8、Wsa1-5检测结果的影响。通过研究发现：1) 测试速度为1.0mm/s和1.5mm/s时，表面波纹度值WCA、Wa0.8、Wsa1-5与测试速度为0.5mm/s时没有显著性差异，即对试验结果无显著影响；2) 测试速度为2.0mm/s时，表面波纹度值WCA、Wa0.8与测试速度为0.5mm/s时没有显著性差异，即对试验结果无显著影响。3) 在检测冷轧薄板的表面波纹度值WCA、Wa0.8时可以选择测试速度为1.5mm/s或2.0mm/s，当进行仲裁试验时采用SEP 1942-2012中要求的小于等于1.0mm/s的测试速度；4) 在检测冷轧薄板的表面波纹度值Wsa1-5时可以选择测试速度为1.5mm/s，当进行仲裁试验时采用SEP 1942-2012中要求的小于等于1.0mm/s的测试速度。

关键词：冷轧钢板；WCA、Wa0.8、Wsa1-5；测试速度

Research on test speed of surface corrugation

Yuan xiao-yu,LiYan

（Products &Technique Management Department,Baosteel Zhanjiang iron and Steel Co., Ltd. Zhan jiang, 524072,China）

Abstract: German standard SEP 1942-2012 Measurment of the waviness characteristic value Wsa1-5 on cold rolled metallic flat products requires that the testing speed should be less than or equal to 1.0 mm/s. To improve the testing speed then reduce the testing cycle and improve the detection ef- ficiency, special contrast test was carried out to analyze the influence of different test speed on the te- st results of WCA、Wa0.8and Wsa1-5.It is found that: 1) When the testing speed is 1.0mm/s and 1.5 mm/s,there is no significant difference between the surface waviness values of WCA, Wa0.8, Wsa1-5and the testing speed of 0.5mm/s, that is, there is no significant influence on the test results.2）When the test speed is 2.0mm/s, there is no significant difference between the surface waviness values of WCA, Wa0.8 and the test speed of 0.5mm/s, that is, there is no significant influence on the test results. 3) The steel mill can choose the testing speed of 1.5mm/s or 2.0mm/s when testing the surface wavi- ness value of cold rolled sheet WCA and Wa0.8 . When conducting arbitration test, the testing speed re- quired by the SEP 1942-2012 is less than or equal to 1.0mm/s.4) When testing the surface waviness value Wsa1-5 of cold rolled sheets, steel mills can choose the test speed of 1.5mm/s. When conducting arbitration tests, the test speed required by the SEP 1942-2012 is less than or equal to 1.0mm/ s.

Keywords:Cold rolled steel;WCA、Wa0.8、Wsa1-5; test speed

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1  概述

   随着冷轧板带材的使用范围日益广泛,用户对冷轧带材表面质量提出了越来越高的要求。表面波纹度作为体现冷轧带钢表面质量的重要特性之一，直接影响零件表面的机械性能，如零件的接触刚度、疲劳强度、结合强度、耐磨性、抗振性和密封性等[1-2]。

  在波纹度测试过程中，相关测试条件的选择将直接影响到试验结果。本项目意在研究WCA、Wa0.8、Wsa1-5这3种波纹度参数与测试速度的关系。通过比对试验研究不同速度下WCA、Wa0.8、Wsa1-5这3种波纹度值的检测结果的变化，在不影响检测结果的前提下提高测试速度，从而缩短检测周期。

2  试验原理

2.1 冷轧钢板的波纹度

   波纹度是评价汽车面板弯曲不平表面不平度的一个指标，是介于宏观几何形状公差和微观表面粗糙度之间的一种表面形貌误差[3]。

当冷轧薄板用于汽车外板件时，其涂漆外观质量除收到油漆工艺本身的影响之外，还受到冷轧钢板表面形貌的影响[4]。经过涂漆后，漆膜可以掩盖和消除表面粗糙度，而波纹度则会保留在表面，甚至更加明显。

波纹度过大还会影响接触精度，对冲压成型性能有很大影响[5]。因此，冷轧薄钢板的表面波纹度是评价其表面质量的一个重要指标，通常认为应小于0.6μm，越趋于0越好[6]。

2.2  WCA

   抑制短波部分和长波部分波长后得到的波形曲线，对它的中心线方向的测定长度l部分抽样以此抽取部分的中心线为X轴，纵倍率的方向为Y轴，用Y=f(x)表示滤波中心线曲线时，下式为用积分表示给出的值为滤波中心线波纹度WCA[7]。

式中：WCA— 滤波中心线波纹度，μm；

f(x) — 滤波中心线曲线。

2.3  Wsa1-5，Wa0.8

Wsa1-5采用指数滤波器将形状、粗糙度轮廓分离去除后，得到波纹度轮廓，再通过公式计算得到Wsa1-5数值。与Wsa1-5不同的是，Wa0.8使用五次多项式回归去除形状轮廓，再使用高斯滤波去除粗糙度轮廓，从而得到波纹度轮廓，再经过计算得到Wa0.8的值[8]。通过滤波器去除短波部分,运用于整个测量区间，波纹度值为zω(x)，通过波纹度测量值zω(x)计算波纹度中值Wsa1-5，Wa0.8，公式如下

式中：Wsa1-5— 滤波中心线波纹度，μm；

Wa0.8— 滤波中心线波纹度，μm；

Lm — 波纹度评定长度，mm；

Lt — 波纹度测试长度，mm；

Λf— 抑制长波波长[9]，mm。

3  试验条件

3.1  环境条件和测试仪器

试验在18-25℃进行，试验期间温度波动不大于2℃/24h。

使用北京泰格瑞祥波纹度WSA粗糙度仪进行试验。该仪器型号为TGASR-8000，出厂编号为ASR180989；；立柱驱动速度：0.1-12（mm/s）可调；触针移动速度：0.1-3mm/s，可调；水平量程（分辨率）120mm（0.1μm）；垂直量程（分辨率）±300mm（1nm）、±600mm（2nm）。测WSA/WA的探针规格：探针半径5μm，圆锥坡形角度90°，型号KE5/90GD；测WCA的探针规格：探针半径2μm，圆锥坡形角度60°，型号KE2/60GD。波纹度WSA粗糙度仪校准结果为：示值误差≤±3%，示值重复性≤±2%。

3.2 仪器测试参数设置

   测量范围800μm；速度0.5-1.0mm/s时，测量点数：60000，采样点间距：0.5μm；速度＞1.0-2.0mm/s时，测量点数：30000，采样点间距：1.0μm。各检测结果的参数设置见表1。

表1 仪器参数设置

Tab.1The parameter Setting of Instrument

4  试样准备与试验方法

4.1  试样准备

试样1：冷轧镀锌钢板，牌号DC53D+Z；试样2：冷轧镀锌钢板,牌号DC56D+Z；试样3：冷轧镀锌钢板,牌号HC180BD+Z。试样尺寸均为直径85mm的圆片，试样表面平整，未见影响表面波纹度检测结果的探伤、划痕等任何缺陷。

4.2  试验方法

     选取测试速度分别为0.5mm/s、1.0mm/s、1.5mm/s、2.0mm/s；在每个测试速度下测量3个试样的Wsa1-5、WCA、Wa0.8，每个试样每个速度测得10个Wsa1-5、WCA、Wa0.8值，修约至2位小数报出测试结果。

5  试验结果

5.1  波纹度Wsa

3个试样在不同测试速度下的测试结果Wsa，见表2-4。

表2 试样1不同测试速度下测量Wsa1-5值

Tab.2 The Wsa data in difference testing speed of  sample

1

表3 试样2在不同测试速度下测量Wsa1-5值

Tab.3 The Wsa data in difference testing speed of  sample 2

表4 试样3在不同测试速度下测量Wsa1-5值

Tab.4 The Wsa data in difference testing speed of  sample 3

以现在正在使用的测试速度为0.5mm/s时的测试结果为基准，采用成对t检验统计方法分析3个试样在测试速度分别为1.0mm/s，1.5mm/s，2.0mm/s时的测试结果的统计量t值，见表5。

表5 3个试样不同测试速度测试结果Wsa1-5的t值

Tab.5 The t of Wsa data in difference testing speed of 3 samples

f=n1+n2-2  （1） 

式中，f为自由度；n为样本容量。

根据式（1）计算得f=18；

当置信度P=0.95，自由度f=18时查表得t检验统计量t0.05,18=2.101[10]。

只有试样2在测试速度为2.0mm/s时的测试结果显著性差异t＞t0.05,18，测试结果存在著性差异，其他的测试结果均不存在显著性差异。

5.2  波纹度Wa0.8

3个试样在不同测试速度下的测试结果Wa0.8，见表6-8。

表6 试样1不测试同速度下测量的Wa0.8值

Tab.6 The Wa data in difference testing speed of sample 1

表7 试样2不测试同速度下测量的Wa0.8值

Tab.7 The Wa data in difference testing speed of sample 2

表8 试样3不测试同速度下测量的Wa0.8值

Tab.8 The Wa data in difference testing speed of sample 3

同5.1中的统计分析过程，求得以测试速为0.5mm/s时的测试结果为基准，3个试样在测试速度分别为1.0mm/s，1.5mm/s，2.0mm/s时的测试结果的t值，见表9。

表9 3个试样不同测试速度时测试结果Wa0.8的t值

Tab.9The t of Wa0.8data in difference testing speed of 3 samples

所有结果的t＜t0.05,18，故所有测试结果均不存在显著性差异。

5.3  波纹度WCA

3个试样在不同测试速度下的测试结果WCA，见表10-12。

表10 试样1不同测试速度下测量的WCA值

Tab.10The WCAdata in difference testing speed of samples 1

表11 试样2不同测试速度下测量的WCA值

Tab.11The WCAdata in difference testing speed of samples 2

表12 试样3不同测试速度下测量的WCA值

Tab.12The WCAdata in difference testing speed of samples 3

同5.1中的统计分析过程，求得以测试速为0.5mm/s时的测试结果为基准，采用成对t检验统计方法分析3个试样在测试速度分别为1.0mm/s，1.5mm/s，2.0mm/s时的测试结果的统计量t值，见表13。

表13 3个试样不同测试速度测试结果WCA的t值

Tab.13The t of WCA data in difference testing speed of 3 samples

所有结果的t＜t0.05,18，故所有测试结果均不存在显著性差异。

6  结论

1) 测试速度为1.0mm/s和1.5mm/s时，表面波纹度值WCA、Wa0.8、Wsa1-5与测试速度为0.5mm/s时没有显著性差异，即对试验结果无显著影响。

2) 测试速度为2.0mm/s时，表面波纹度值WCA、Wa0.8与测试速度为0.5mm/s时没有显著性差异，即对试验结果无显著影响。

3) 在检测冷轧薄板的表面波纹度值WCA、Wa0.8时可以选择测试速度为1.5mm/s或2.0mm/s。当进行仲裁试验时采用德标SEP 1942-2012中要求的小于等于1.0mm/s的测试速度。

4) 在检测冷轧薄板的表面波纹度值Wsa1-5时可以选择测试速度为1.5mm/s。当进行仲裁试验时采用德标SEP 1942-2012中要求的小于等于1.0mm/s的测试速度。

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