电缆桥架设备厚规格铝压型板辊弯成型工艺与裂纹缺陷分析
2018-12-27 15:30:42
铝压型板作为一种新型建筑结构材料，具有重量轻、比强度高、耐腐蚀、安全防火、运输施工方便没管、使用寿命长以及回收价值高等诸多独特优点，在工程领域中具有广泛的应用。铝压型板的厚度多为U1mm左右。随着压型板需求量日益增加，对外观、尺寸和性能提出了更高的要求。在某些承载结构中，需要厚规格的压型板才能满足工程需求。当前，压型板的成型有辊弯和冲压成型等方式，辊弯成型工艺占统领地位。 电缆桥架设备厚规格铝压型板辊弯成型工艺与裂纹缺陷分析 铝压型板辊弯成型是板材在冷状态下经纵向连轧成型机连续弯曲而成的工艺。其成型特点是变形前后板带的厚度不变；成型后各部中性线展开长度等于原板宽度；成型过程中，弯曲的部分在弹性变形同时，也伴随着塑性变形和加工硬化。压型板辊弯成型工艺主要有2种：1）顺序成型法：先从中间波纹按顺序像边缘波纹逐渐成型，或是先从边部波纹再像中间波纹逐渐成型。其特点是坯料宽度计算简单，辊子的安装和调试方便，成型时所需的力比较小。但机架数相对要求比较多。2）同时成型法：断面上的波纹同时成型，其特点是能用最少的成型道次获得最终的成品，但需要精确计算坯料的宽度，对成型机组要求有较高的安装精度；同时，由于弯曲处发生金属硬化，成型所需的力较大，成型辊磨损比较严重，压型板厚度的增加给成型设备和工艺带来了一些困难，如：成型所需的力大幅增加，弯曲成型过程中板材横向位移较大，上下成型轧轮弯曲半径需要更多考虑与材料弯曲性能匹配等。如果成型工艺不合理，则容易产生各种缺憾。因此，厚规格铝压型板生产对连轧机的设备能力提出了较高要求，并且需要合理设计辊弯生产工艺。孔型弯曲半径的设计需要充分考虑板材的变形特点和板材成型能力，以减少角部开裂等缺陷的产生。 本文对厚规格（3—4mm）铝压型板辊弯成型工艺进行了研究，基于铝合金板材成形能力和压型板规格特点，开发了厚规格铝压型板顺序辊弯成型工艺。对少量出现的铝压型板角部裂纹缺陷进行了断口SEM微观表征，分析断裂产生原因，从材料选择和预处理的角度，提出了减少缺陷的相应措施。 1 压型板成分、规格和性能 本文所采用的铝合金板材是一种强度比较高防锈铝合金，主要用于船舶制造行业，分析成分可知：铝—镁合金中含有少量的Mn、Cr和Ti元素，Mn元素的加入能够使含镁的相如Mg5AL8弥散沉淀，起到弥散强化的作用，同时起到提高铝合金的抗腐蚀性能。加入的Cr和Ti元素可以细化合金晶粒，而Fe、Si、Cu等为杂质元素，他们的存在对铝合金的性能与质量有较大的负面影响。 2 压型板成型工艺 一般认为顺序成型法需要用较多的成型辊，但由于载荷的降低，实际顺序成型法较同时成型法其成型辊重量可以减少20%左右。同时成型过程中，板材一开始就沿整个断面变形，各个弯曲处的相互作用使金属的横向移动比较困难，特别是当成型辊加工精度稍有偏差时，就会造成板材在成型过程中取法按照预先设定的状态变形，从而产生形状和尺寸的误差。同时成型过程中存在着较大的应力，除了容易造成压型板边部尺寸过大以形成褶皱和形状改变，还可能产生横向弯曲和板面不平。顺序成型过程中，当一个波成型时，其自由周边的板材很容易发生所需的金属横向流动。使弯曲处板材和成型辊的摩擦力减小，有利于板材成型。2种成型方法各有各的优缺点，但对于中、低波形压型板和一些特殊形状的压型板，顺序成型法有一定的优越性。 压型板原料宽度为900~1200mm，压型板共有4个梯形槽。由于压型板成型过程中，板材在轧轮中收到拉伸，并且槽型较深，若采用3mm铝合金板材，深度与厚度比值达17:1，变形过程中局部会发生加工硬化，对板材成形性能要求较高。压型板成型过程中，金属板沿横向受到拉伸作用。从而形成槽型。槽深要求成型过程中板材横向流动较大，完全采用同时成型，槽型之间对板材的作用力使材料流动较为困难，容易造成板材局部变薄甚至断裂。又由于板材相对较厚，如果4个槽型同时成型对成I系那个设备所提供的轧制力要求较大。基于对上述分析，根据同时成型和顺序成型的特点，对2种方案进行比较，提出了多点逐道次顺序成型工艺，从微软解决了高硬化多槽型铝合金压型板的成型问题。将铝压型板的成型过程分为2个阶段，先对中间的2个槽型进行成型，然后再对外侧的2个槽型进行成型。 3 裂纹缺陷分析 断口具有典型的微孔聚合型断裂形貌，其特征是存在大量韧窝。韧窝是微孔长大的结果，韧窝内大多包含着一个夹杂物与第二相，这说明微孔多萌生于夹杂物或是第二相与基体的界面上。此外由于基体加工硬化能力较强，韧窝大而浅。当板材弯曲过程中，在外侧产生拉应力，开始产生微孔，继而长大和聚合，形成一中心裂纹，这中心裂纹沿着垂直于拉力轴的方向伸展，最终到试样边缘以大约和轴向成45°平面剪切断开。 Fe元素作为铝合金中杂质元素，当含量过大时，会生成金属化合物，形成硬点，一句元素含量比，AL6(FeMn)多元硬脆相，容易成为塑性加工过程中裂纹源，并显著影响材料的加工硬化性能。元素偏聚现象，容易导致脆性增加，工艺性能下降；同时镁元素偏聚容易形成的颗粒镁铝脆硬相，降低沉淀强化效果，并导致脆性增加，在塑性加工过程中容易发生破裂，而成为裂纹源。此外，在断口中也观察到少许破碎状富Si硬点以及夹杂物，它们在加工过程中也容易破碎，导致裂纹萌生。 4 结论 1）成功开发了厚规格铝合金压型板辊弯顺序成型工艺，给出了道次压下规程和轧轮横向移动量分配。 2）对少量压型板角部裂纹断口分析表明：铝合金板材内部存在部分大颗粒杂质，在弯曲变形过程中容易破碎，导致与铝基体界面之间萌生微裂纹，裂纹扩散导致角部裂纹缺陷的产生。 3）基于上述缺陷形成原因，从控制微观组织结构和板材成型性的角度，可以采用对铝合金板材进行预退火热处理和减慢加工变形速率等措施降低加工硬化程度，提高板材塑性，从而减少裂纹缺陷。
铝合金
2017-12-27 11:04:39
铝合金通常使用铜、锌、锰、硅、镁等合金元素，20世纪初由德国人Alfred Wilm发明，对飞机发展帮助极大，一次大战后德国铝合金成分被列为
国家机密
。跟普通的碳钢相比有更轻及耐腐蚀的性能，但抗腐蚀性不如纯铝。在干净、干燥的环境下铝合金的表面会形成保护的氧化层。造成电偶腐蚀（Galvanic corrosion）加速的情况有：铝合金与不銹钢接触的情况、其他金属的腐蚀电位比铝合金低或是在潮湿的环境下。如果铝和不銹钢要一同使用必须在有water-containing systems或是户外安装两金属间电子或电解隔离。铝合金的成分需要向美国铝业协会（Aluminium Association，AA）注册。许多组织公布更具体制造铝合金的标准，包括美国汽车工程协会（Society of Automotive Engineers，SAE）特别是航空标准，还有美国材料试验协会（American Society for Testing and Materials，ASTM）。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶 铝合金及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的 1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态 σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb 值分别可达 24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值 σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。
铝合金知识
2018-12-27 11:13:36
铝合金化学成分: 硅 镁 铁 铜 锰 锌 铬 钛 其它
铝合金分两大类：一为铸造铝合金，有铝硅系、铝铜系、铝镁系、铝锌系合金。二为变形铝合金，其中又分为两类：热处理不强化型铝合金，有铝锰系、铝镁系合金；热处理强化型铝合金，有铝镁硅系、铝铜镁系、铝铜镁锌系等。
铝合金电镀
2017-06-06 17:50:10
铝合金是工业中应用最广泛的一类
有色金属
结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝合金电镀工艺：铝合金压铸件毛坯→毛坯检验→机械抛光→汽油或三氯乙烯除油→凉干→上夹具→化学除油及碱腐蚀→温水清洗→冷水洗→流水中清洗→酸蚀→水洗→流水中清洗→浸H·S·F溶液→水洗→流水清洗→镀光亮镍(最好带电入槽)→水洗→流水中清洗→5%H2SO4溶液中活化→水洗→流水中清洗→镀枪黑色→水洗→流水中清洗→化学钝化→水洗→流水中清洗→烘干(5～10分钟)→下夹具→检验→浸漆或喷漆。国内枪黑色电镀工艺大都是锡镍合金镀层，也有锡钴合金镀层。其镀液有3种类型:氟化物型、氰化物型、焦磷酸盐型，从环保安全考虑，我们选择焦磷酸盐型枪黑色电镀工艺。铝合金电镀的镀后处理：铝合金压铸件枪黑色电镀后，必须立即水洗，并钝化、烘干。钝化能提高镀层抗蚀能力，在烘箱中烘干的过程就是镀层坚膜的过程。
6063铝合金
2017-06-06 17:50:11
6063铝合金的融化温度是655度以上，6063铝型材挤压温度是棒温490-510，挤压筒420-450，一般来说，每个挤型材的温度设计都不一样的，但大概都是在这个范围：模温470-490，根据自身的状况来设定。 6063铝主要合金元素为镁与硅，具有极佳的加工性能、优良的可焊接性、挤出性及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性，易于抛光、上色膜，阳极氧化效果优良，是典型的挤压合金。 6063铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后，表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于建筑型材、灌溉管材、供车辆、台架、家具、升降机、栅栏等用的管、棒、型材。 6063铝合金的国家标准：GB/T 3191-1998。属于Al-Mg-Si系合金,使用范围广泛,特别是建筑业离不开此合金，是最有前途的合金。耐蚀性好，焊接性优良，冷加工性较好，并具有中等强度。 6063铝合金性能： 抗拉强度 σb (MPa)：130～230 6063的极限抗拉强度为124 MPa 受拉屈服强度 55.2 MPa 延伸率25.0 % 弹性系数68.9 GPa 弯曲极限强度228 MPa Bearing Yield Strength 103 MPa 泊松比0.330 疲劳强度 62.1 MPa 固溶温度是：520℃[4] 退火温度为：415℃×(2-3)h以28℃/h降温速度从415℃冷至260℃ 熔化温度：615～655℃ 比热容：900 6063铝合
金属
低合金化的Al-Mg-Si系高塑性合金。具有诸多可贵特点： 1.热处理强化，冲击韧性高，对缺可不敏感。 2.有极好的热塑性，可以高速挤压成结构复杂.薄壁.中空的各种型材或锻造成结构复杂的锻件，淬火温度范围宽，淬火敏感性低，挤压和锻造脱模后，只要温度高于淬火温度。即可用喷水或穿水的方法淬火。薄壁件（6<3mm）还可以实行风淬。 3.焊接性能和耐蚀性优良，无应力腐蚀开裂倾向，在热处理可强化型铝合金中，Al-Mg-Si系合金是唯一没有发现应力腐蚀开裂现象的合金。4.加工后表面十分光洁，且容易阳极氧化和着色。其缺点是淬火后若在室温停放一段时间在时效，会对强度带来不利影响（停放效应）。 6063铝合金广泛用于建筑铝门窗、幕墙的框架，为了保证门窗、幕墙具有高的抗风压性能、装配性能、耐蚀性能和装饰性能，对铝合金型材综合性能的要求远远高于工业型材标准。 在国家标准GB/T3190中规定的6063铝合金成分范围内，对化学成分的取值不同，会得到不同的材质特性，当化学成分的范围很大时，其性能差异会在很大范围内波动，以致型材的综合性能会无法控制。因此，优选6063铝合金的化学成分成为生产优质铝合金建筑型材的最重要的一环。 合金元素的作用及其对性能的影响 6063铝合金是AL-Mg-Si系中具有中等强度的可热处理强化合金，Mg和Si是主要合金元素，优选化学成分的主要工作是确定Mg和Si的百分含量。
5083铝合金
2017-06-06 17:50:11
5083铝合
金属
于Al-Mg-Si系合金。 5083铝合金耐蚀性好，焊接性优良，冷加工性较好，并具有中等强度。5083的主要合金元素为镁，具有良好的成形加工性能、抗蚀性、焊接性，中等强度，用于制造飞机油箱、油管、以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品、电器外壳等。 AL-Mn系合金，是应用最广的一种防锈铝，这种合金的强度高，特别是具有抗疲劳强度：塑性与耐腐蚀性高，不能热处理强化，，在半冷作硬化时塑性尚好，冷作硬化时塑性低，耐腐蚀好，焊接性良好，可切削性能不良，可抛光。用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性，在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如邮箱，汽油或润滑油导管，各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件：线材用来做铆钉。 美国铝业协会（AA）对变形铝及铝合金的牌号表示方法，既四位数字代号表示方法，早在1957被接纳为美国国家标准（ANSIH35.1），美国主要的铝材生产企业逐渐都采用这种牌号表示方法，以后，美国军用标准（MIL），美国汽车工程师协会（SAE），美国材料与试验协会（ASTM）等都相继采用，还在推广到其他国家。1970年又以AA标准的这套四位数字代号为基础，产生了变形铝及铝合金的国际四位数字体系牌号，简称为IDS。由此，AA标准的变形铝及铝合金部分也成为国际性标准。 5083铝合金的使用范围广泛,特别是建筑业，是最有前途的合金。
3003铝合金
2017-06-06 17:50:10
3003铝合金是应用最广的一种防锈铝 3003铝合金力学性能： 抗拉强度 σb (MPa) ) 140-180 条件屈服强度 σ0.2 (MPa) )≥115 试样尺寸：所有壁厚 注：管材室温纵向力学性能 3003铝合金主要特征及应用范围：为AL-Mn系合金，这种合金的强度不高（稍高于工业纯铝），不能热处理强化，故采用冷加工方法来提高它的力学性能：在退火状态有很高的塑性，在半冷作硬化时塑性尚好，冷作硬化时塑性低，耐腐蚀好，焊接性良好，可切削性能不良。用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性，在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如油箱，汽油或润滑油导管，各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件：线材用来做铆钉。 3003铝合金成分主要是铝和锰。具体的： 硅Si：0.60 铁Fe: 0.70 铜Cu：0.05-0.20 锰Mn：1.0-1.5 锌Zn：0..10 铝Al：余量 铝的密度很小，仅为2.7 g/cm，虽然它比较软，但可制成各种铝合金，如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外，宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其铝合金。例如，一架超音速飞机约由70%的铝及其铝合金构成。船舶建造中也大量使用铝，一艘大型客船的用铝量常达几千吨。 铝的导电性仅次于银、铜，虽然它的导电率只有铜的2/3，但密度只有铜的1/3，所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力，而且有一定的绝缘性，所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。 3003铝合金常应用在外包装，机械部件，冰箱，空调通风管道等潮湿环境下，该产品具有良好的防锈能力。 3003铝合金的国家标准(GB/T 3880-2006)，适用于铝合金板带材料的统一标准。
2024铝合金
2017-06-06 17:50:11
2024铝合金的密度为2.73 g/cm3; (0.098 lb/in3)。 2024，国内通常叫做2A12，相当于LY12，通用的板材标准为AMS-QQ-A-250/4（非包铝）；AMS-QQ-A- 2024铝合金250/5（包铝），2024的合金元素为铜，被称为硬铝，具有很高的强度和良好的切削加工性能，但耐腐蚀性较差。广泛应用于飞机结构（蒙皮、骨架、肋梁、隔框等）、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他各种结构件，为Al-Cu-Mg系。 2024铝为铝－铜－镁系中的典型硬 铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。很多国家都生产这个合金，是硬铝中用量最大的。温度高于125°C，2024合金的强度比7075合金的还高。热状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。广泛用于飞机结构、铆钉、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件。 2024铝合金由于有高强度和好疲劳强度，被广泛应用在航空器结构上，尤其是机翼与机身结构下的受到张力的地方。 2024铝的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。 2024铝合金的热处理工艺:状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。
6061铝合金
2017-06-06 17:50:10
6061铝合
金属
于Al-Mg-Si系合金，中等强度，具有良好的塑性和优良的耐蚀性。特别是无应力腐蚀开裂倾向，其焊接性优良，耐蚀性及冷加工性好，是一种使用范围广.很有前途的合金。可阳极氧化着色，也可涂漆上珐琅，适应作建筑装饰材料。其含有少量Cu，因而强度高于6063的，但淬火敏感性也比6063高，挤压之后不能实现风淬，需要重新固溶处理和淬火时效，才能获得较高的强度。 6061铝合金的主要合金元素是镁与硅，并形成Mg2Si相。若含有一定量的锰与铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不使其抗蚀性有明显降低；导电材料中还有少量的铜，以抵销钛及铁对导电性的不良影响；锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅与铋。在Mg2Si固溶于铝中，使合金有人工时效硬化功能。6061铝合金中的主要合金元素为镁与硅，具有中等强度、良好的抗腐蚀性、可焊接性，氧化效果较好。 美铝6061-T651是6系合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺的高品质铝合金产品；美铝6061具有加工性能极佳、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。 主要用途:广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆。 代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。 6061铝合金的热处理工艺是1)_快速退火：加热温度350～410℃;随材料有效厚度的不同，保温时间在30～120min之间;空气或水冷。2）高温退火：加热温度350～500℃;成品厚度≥6mm时，保温时间为10～30min、＜6mm时，热透为止;空气冷。3）低温退火：加热温度150～250℃;保温时间为2～3h;空气或水冷。
铝合金加工
2017-06-06 17:50:10
铝合金的加工工艺,硅对硬质合金有腐蚀作用。虽然一般将超过12%Si的铝合金称为高硅铝合金，推荐使用金刚石刀具，但这不是绝对的，硅含量逐渐增多对刀具的破坏力也逐渐加大。因此有些厂商在硅含量超过8%时就推荐使用金刚石刀具。 硅含量在8%-12%之间的铝合金是一个过渡区间，既可以使用普通硬质合金，也可以使用金刚石刀具。但使用硬质合金应使用经PVD(物理镀层)方法、不含铝元素的、膜层厚度较小的刀具。因为PVD方法和小的膜层厚度使刀具保持较锋利的切削刃成为可能(否则为避免膜层在刃口处异常长大需要对刃口进行足够的钝化，切铝合金就会不够锋利)，而膜层材料含铝可能使刀片膜层与工件材料发生亲合作用而破坏膜层与刀具基体的结合。因为目前的超硬镀层多为铝、氮、钛三者的化合物，可能会因硬质合金基体随膜层剥落时少量剥落造成崩刃。 铝合金是工业中应用最广泛的一类
有色金属
结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 纯铝的密度小（ρ=2.7g/m3），大约是铁的 1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态 σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。 添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb 值分别可达 24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值 σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。 更多有关铝合金加工请详见于上海
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压型铝条板
