精密鋼管的生產(chǎn)方法
大部分鋼材加工都是鋼材通過(guò)壓力加工,使被加工的鋼(坯、錠等)產(chǎn)生塑性變形。根據(jù)鋼材加工溫度不鋼材同以分冷加工和熱加工兩種。鋼材的主要加工方法有:
軋制:將鋼材金屬坯料通過(guò)一對(duì)旋轉(zhuǎn)軋輥的間隙(各種形狀),因受軋輥的壓縮使材料截面減小,長(zhǎng)度增加的壓
加工方法,這是生產(chǎn)鋼材常用的生產(chǎn)方式,主要用來(lái)生產(chǎn)鋼材型材、板材、管材。分冷軋、熱軋。
鍛造鋼材:利用鍛錘的往復(fù)沖擊力或壓力機(jī)的壓力使坯料改變成我們所需的形狀和尺寸的一種壓力加工方法。一般分為自由鍛和模鍛,常用作生產(chǎn)大型材、開(kāi)坯等截面尺鋼材寸較大的材料。
拉撥鋼材:是將已經(jīng)軋制的金屬坯料(型、管、制品等)通過(guò)模孔拉撥成截面減小長(zhǎng)度增加的加工方法大多用作冷加工。
擠壓:是鋼材將金屬放在密閉的擠壓簡(jiǎn)內(nèi),一端施加壓力,使金屬?gòu)囊?guī)定的模孔中擠出而得到有同形狀和尺寸的成品的加工方法,多用于生產(chǎn)有色金屬材鋼材
精密鋼管斜軋延伸
用斜軋方式進(jìn)行的毛管軋制工藝。斜軋延伸分二輥斜軋延伸和三輥斜軋延伸兩類。主要在阿塞爾(Assel)和特朗斯瓦爾(Transval)三輥軋機(jī)以及狄舍爾(Diescher)和改進(jìn)型狄舍爾(Accu-Roll)二輥軋機(jī)(見(jiàn)圖)上進(jìn)行。斜軋延伸所以獲得發(fā)展是因?yàn)樗哂歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn),如軋出的管子尺寸精度很高,設(shè)備和工藝過(guò)程簡(jiǎn)單,能靠分散變形的積累而獲得大變形量等。
在阿塞爾軋機(jī)上進(jìn)行的斜軋延伸主要用于軋制高n精度的厚壁管(D/S≥11~12),生產(chǎn)薄壁管則比較困難,原因是:由于變形孔型由3個(gè)軋輥構(gòu)成,密閉性差,軋制薄壁管尾端時(shí)容易出現(xiàn)尾三角。為了能在三輥延伸機(jī)上軋制薄壁管,發(fā)明了在軋制過(guò)程中可以回轉(zhuǎn)軋機(jī)牌坊的特朗斯瓦爾軋機(jī)。軋制尾端時(shí)利用回轉(zhuǎn)牌坊迅速將前進(jìn)角(軋輥軸線與軋制線問(wèn)夾角)減小,一方面降低軋制速度,另一方面放大軋輥脊部?jī)?nèi)接圓直徑,使尾端壁厚增加,提高管子穩(wěn)定性,防止出現(xiàn)尾三角。也可在軋制即將結(jié)束時(shí)采取快開(kāi)輥方式增加管端壁厚。采取這些措施后D/S可達(dá)30,小壁厚為2.5mm,但缺點(diǎn)是尾端切頭量增加。為此又發(fā)明了在線外預(yù)先減小毛管尾端壁厚后再進(jìn)行毛管延伸的方法,這樣既防止了尾三角出現(xiàn),又減少了切尾端長(zhǎng)度。
在狄舍爾軋機(jī)上的斜軋延伸時(shí),由兩個(gè)主動(dòng)旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)盤(pán)作為導(dǎo)向工具,與長(zhǎng)芯棒和桶形軋輥一起構(gòu)成變形區(qū)。導(dǎo)盤(pán)圓周速度大于管子軸向運(yùn)動(dòng)速度,導(dǎo)盤(pán)給予金屬軸向拉力,有利于軋制薄壁管。改進(jìn)型狄舍爾軋機(jī)使用錐形軋輥和限動(dòng)芯棒,由于軋輥軸向速度與軋件速度相一致,金屬變形更為合理。此外,中國(guó)北京科技大學(xué)研制成功一種拉力芯棒斜軋延伸機(jī),軋管時(shí)芯棒軸向運(yùn)動(dòng)速度大于管材軸向運(yùn)動(dòng)速度,通過(guò)芯棒給予管材軸向拉力和用導(dǎo)板密封變形區(qū)可軋制內(nèi)表面粗糙度低的薄壁管。
精密鋼管二輥斜軋穿孔坯料的生產(chǎn)
在由兩個(gè)同向旋轉(zhuǎn)且輥軸交叉傾斜的軋輥、兩塊導(dǎo)板(或?qū)ПP(pán))以及頂頭構(gòu)成的孔型中把實(shí)心管坯穿軋成空心毛管的工序(見(jiàn)管坯穿孔)。1884年由德國(guó)曼內(nèi)斯曼(R.&M.Mannesmann)兄弟發(fā)明。他們?cè)阱懙缊A坯的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),圓坯在邊旋轉(zhuǎn)邊壓縮的過(guò)程中,中心會(huì)出現(xiàn)破裂,形成不規(guī)則的小孔——孔腔(cav1ty),由此得到啟發(fā),設(shè)想用二輥斜軋法來(lái)生產(chǎn)無(wú)縫管。開(kāi)始采取無(wú)頂頭斜軋,獲得的管子內(nèi)孔很小且很粗糙,不能應(yīng)用,后來(lái)改為加頂頭斜軋獲得了成功。后人又對(duì)導(dǎo)向工具、軋輥形狀和數(shù)量等做了改進(jìn),相繼出現(xiàn)了帶導(dǎo)盤(pán)的二輥斜軋穿孔、三輥斜軋穿孔、菌式穿孔機(jī)穿孔以及盤(pán)式穿孔機(jī)穿孔等。
二輥斜軋穿孔機(jī)的變形區(qū)大致可分為4個(gè)區(qū)域(見(jiàn)圖)。
1區(qū)主要作用是為穿孔做準(zhǔn)備和順利地實(shí)現(xiàn)一、二次咬入(見(jiàn)斜軋穿孔原理)。由于軋輥入口錐表面有錐度,沿穿孔方向(軸向)前進(jìn)的管坯逐漸在徑向受壓縮,被壓縮部分的金屬一部分向橫向(導(dǎo)板方向)流動(dòng),使坯料斷面由圓形變成橢圓形,而表層金屬向軸向延伸,因此在坯料前端會(huì)形成一個(gè)喇叭口狀的凹陷,此凹陷和定心孔一起保證了穿孔時(shí)頂頭鼻部對(duì)準(zhǔn)坯料中心,以減小毛管前端的壁厚不均。
Ⅱ區(qū)為穿孔區(qū)。主要作用是穿孔,即使實(shí)心坯變成空心的毛管。該區(qū)從金屬與頂頭相遇開(kāi)始到與頂頭圓錐帶始端接觸為止,主要是壓縮壁厚,被壓縮的金屬向橫向和縱向流動(dòng),但橫向流動(dòng)受到導(dǎo)板的限制,所以縱向延伸變形是主要的。在穿孔機(jī)上穿孔毛管可有很大的延伸系數(shù), 到5以上,這是斜軋穿孔的特點(diǎn)。
Ⅲ區(qū)為展軋區(qū)。該區(qū)頂頭母線和軋輥母線近似平行,主要作用是展軋(均整)管壁,改善管壁的尺寸精度和內(nèi)外表面質(zhì)量。
Ⅳ區(qū)為轉(zhuǎn)圓區(qū)。該區(qū)的作用是靠軋輥旋轉(zhuǎn)加工把橢圓形的軋件轉(zhuǎn)圓。該區(qū)長(zhǎng)度很短,變形屬塑性彎曲變形
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