冷拔管拔制原理及其拔制的关键因素.pdf

2 0 0 2年 第 9期 煤 矿 机 械 5 l 文章编号 1 0 0 3 ． O 7 9 4 2 0 O 2 0 9 ． 0 0 5 1 ． 0 2 冷拔 管拔制原 理及其拔制 的关键 因素 周 西 杰 ．韩 淑珍 。赵 志 良 平顶 山煤 矿 机械 厂 ，河 南 平顶 山 4 6 7 0 0 1 摘要 阐述 了冷拔 管的拔 制原理 ． 分析 了冷拔 管拔制 的关键 因素。 关键词 冷拔 ；钢 管 ；原理 ；因素 中图号 代 3 5 6 ． 5 2 文献标识码 A 1 引言 高精度 冷拔钢 管技术 在 国外 已广 泛应用于煤矿 单体液压支柱 缸筒 及工 程 机械 油缸 的制 造 中 ， 由于 油缸 的机械加工不仅 费时 、 费力 ． 而且还 浪费材料和 能源 ， 因此 ， 近年 来 国 内开始 研 究 、 应用 高精 度冷 拔 钢管技术 。 并使其 产 品在 我 国的煤 矿和 工程 机械 等 行业推广 应用。 2拔 制 原 理 2 ． 1 金属 学原理 冷拔 钢管 工 艺属于 冷加 工范 畴 ， 因为拔 制时 的 温 度 远 低 于 金 属 的 再 结 晶 温 度 。 由 B a i l y Hi r s c h关 系 式 可 知 ， 流 变 应 力 r ro 口 。 式 中 G 切 变 弹 性 模 量 ， MP a ； 6 位 错 强 度 ， A； r 0 无 加 工 硬 化 时 的 流 变 应 力 ， MP a ； p 平 均 位 错 密 度 ； 口 常 数 ， n≈0 ． 5 。 金 属 的 流变 应 力 即 强 度 与 位 错 密 度 的平 方 根 成 正 比。 它反 映 了形 变 时加工 硬化 的实质 。加工 硬化 是指由 塑性 变 形 引 起 的强 度 升 高 ， 塑 性 降 低 的现 象 ⋯ o 冷拔加工钢管 正是发生 了加工 硬化。冷拔时金 属发生塑性变形 ， 晶体 内部有 多个滑移 系启 动 ， 位错 运动 彼此拦 截 ， 许多 位 错被 钉扎 住 ， 造成 位 错塞 积 ， 同时位错源停止动作 。上述一 系列过 程导致 了位错 的可动性 降低 ． 晶 体 中的位 错 密度 显著增 加 。当塑 性变形进一步 发生 ， 应 力 增加 并足 以使 钉扎 的位 错 开始 运动 ， 螺位 错交 滑移 ， 刃位 错不 能交 滑移 ， 这 样 发生位错交截 ， 使不动 阶数增 加。 所以 ， 通过 冷拔加工金属 内部位错密度增加 ， 位 错 可动性 降低 ， 既难于产生位 错又难于移动位 错 ， 因 而金属材料 硬度 、 强 度提 高 。这就 是冷 拔加 工 的金 属 学 原理 。 2 ． 2力学原理 冷拔时 钢管 在力 的作用 下通 过一定 形状 、 尺 寸 的模具 ． 发生 塑性 变形。 目前 ， 在生产 中的拔制方法 大 致 可 分 成 3种 缩 径 拔 管 、 减 外 壁 拔 管 和 减 内 壁 拔 管 ， 冷拔时 ， 钢 管在拉 拔力 、 正 压力 和摩 擦力 的作用 下 ． 发 生 相 应 的 变 形 ， 大 都 经 过 缩 径 、 减 壁 和 定 径 3 个 阶段 ． 而 且 变 形 区 内部 产 生 相 应 的应 力 ， 其 中轴 向 为拉应力 ， 径 向和周 向为压应力 ． 拔管过程 中金属处 于一向拉和两 向压应 力状 态【 ， 这是 冷 拔管变 形过 程 的 基 本 力 学 特 征 。 拔制 的最大 主应力 是拉 应力 ． 最 小主应力 是压 应力 ， 两者符 号相反。根据塑性方程式 口 I一 0 “ 3 5 式 中 口 l 最 大 主 应 力 ， MP a ； 口 3 最 小 主 应 力 ． MP a ； 一 中间 主应力 口 2的影 响 系 数 ，取 1 1 ． 5 口 5 单 向拉 伸 时 的 屈服 极 限 ， MP a 。 可知变形过程 中任一方 向的主应力 ，其绝对值 都不会 大于 口 5 ，所 以冷拔的变形抗 力较低 ，同时 应力 状 态 中存 在 拉 应 力 ，变 形 时 金 属 塑 性 较 差 ，对 于低 塑性 的或 因加工硬化而 降低塑性 的 。拔制 比较 困难 。 3 冷拔 管拔 制的关键 因素 3． 1 选材 冷拔缸 筒是 以热 轧管 为材 料拔制 而成 的 ． 热 轧 管 的材 质 、 规格 、 质量的选取合适与否直 接影 响着拔 制 进 行 和 成 品 质 量 。 选材 时应注意以下几点 1 在选材时一般 在强 度保证 的情 况下 ， 选取硬度低 、 塑性好 的材料 ； 2 钢 管 规 格 应 根 据 成 品 的 规 格 选 定 ， 保 证 其 延 伸 率 在 2 0 ％ 4 0 ％ ； 延 伸 率 过 小 ， 成 品 表 面 的 强 度 不 能 保 证 ， 过大 ， 使 拔 制难 以 进行 ； 3 材 料 表 面不 能 有 凹 坑 、 裂 纹 、 裂 缝 、 折 叠 、 结 疤 、 椭 圆 等 严 重 缺 陷 ； 4 最 好选取 热 轧后 放 置 0 ． 52 a的钢 管 ， 时 问过 短 ， 钢 管 表 面 锈 蚀 浅 薄 ， 时 问 过 长 ， 钢 管 表 面 锈 蚀 过 深 ， 这 些 都 会 导 致 钢 管 表 面 前 处 理 不 充 分 ， 从 而 影 响 成 品 表 面 质 量 。 维普资讯 5 2 一一 堡 堡 塑 文 章编 号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 2 0 9 0 0 5 2 - 0 2 镐 形 刀 傩 无 边胎 檩 锻 工 艺 张代 贺 。何 月海 鸡 西煤 矿 机 械有 限公 司 ，黑龙 江 鸡 西 1 5 8 1 0 0 摘要 根 据镐 形刀体 的形状特 点 ， 研制 出了无飞边胎模锻 工艺。 关 键 词 镐 形 刀 体 ；无 飞 边 ； 工 艺 中图号 T I M2 1 ． 6 文献标识码 B 镐形刀体如 图 1所示 ， 是我 公 司研 制开 发的 强 力滚筒上的一个重要 零件 。一般采 用胎模锻后切 飞 边 工艺 ， 在 实践 中 ， 根据 镐 形 刀体 的形状 特 点 ， 我们 尝试进行 无飞边胎模 锻工艺实验 。 结果 十分理 想 。 满 足设计要求 。 图 1 镐 形 刀体锻 件 图 ．1 Fo r g i n g d k 0 fp i c l ‘c u t t e r b o d y 1 工艺流程 镐形 刀体无 飞边胎 模 锻工 艺流程 为 预锻一 成 形 。 首 先 将 加 热 好 的 毛 坯 在 锤 上 用 型 摔 预 锻 头 部 ， 然后将其放人胎 模 中 ， 打击成 形 ； 最后 脱 模 。 完成 锻 件的生产 。 如 图 2所示 。 1 2 a 型摔预饺 b 终锻成形 图 2镐形 刀 体胎 模锻 工艺 流 程 Fi g． 2 S wa g e f o r g i n g t e c h n 0 I o c a l p r o c e s s 1 ． 型 摔2 ．毛坯3 ． 上 模4 ． 模 套5 ． 下 模6 ． 锻 件 3． 2前 处理 未经 前处理 的钢管 。 冷拔时 因钢 管表 面与模 具 之间摩擦系数过 大而 使 拔制 不 能进 行 ； 只有 经过 前 处 理工序 。 使钢管 先进 行 除锈 ， 并 通过 磷 化、 皂化 等 处理 ， 使 其内、 外 表 面形 成一 种致 密 的金 属皂 膜 ， 以 减小钢 管与模具 之 间的摩 擦 ， 从 而 保证 拔制 的顺 利 进 行 。 同时 ， 通 过 前 处 理 还 可 以减 少 模 具 的 损 耗率 ， 提高成 品率和工 作效 率 ， 并 且使 加 工后 的成 品表 面 光滑均匀 ， 防锈效果 好。 钢管前处理 应注意 以下 几点 1 酸洗除 锈要 彻 底 ， 一经 发现未除 净 的锈 ， 则 需 重新 酸洗 。 2 生 产 中。 应经 常测试 磷化液 和皂 化液 的成 分浓度 ， 保证磷 化 液 和 皂 化 液 的 生 产 指 标 ， 发 现 达 不 到 指 标 时 ， 应 及 时进行 调配 。 3 要 严 格控 制处 理 液的 温度 与操 作 时 间 。 3． 3模 具 的设 计 冷拔管是 在力作用下 ， 通过一 定形状 、 尺寸的模 具 拔制而成 的 ， 模具 尺寸精度 、 表面质量直接 影响成 品的尺寸精度 和质量 。 模具设计 要 注意 以下 几个 方面 1 内、 外 模具 定径尺 寸的确 定应考 虑 冷拔 后成 品的 回弹 量 ， 一般 硬 度 低 、 变 形 量 小 的 材 料 ， 其 回 弹 量 小 ， 硬 度 高 、 变 形 量 大 的 材 料 ， 其 回 弹 量 大 ； 2 模 具 的 表 面 要 有 较 低 的粗糙度要求 ， 一 般取 值 比成 品低一 到两 级 ； 3 模 具材料 选 用 高 强 耐 磨 材 料 ， 目前 常 用 的有 GC r I 2 、 G C r l 5和 C r l 2 Mo V 等 。 4结 语 目前 ， 高精 度冷拔 管处 于开发 阶段 ， 掌握其拔制 原理和拔 制中的关 键 因素 ， 对研究 、 开发不同材料和 形状 的冷 拔 产 品， 提 高冷 拔 管 质 量 ， 拓 宽 冷拔 管市 场 。 具 有 重 要 的 意 义 和 作 用 。 参 考文 献 [ 1 ] 包水千， 等 ． 金属学基础[ M] ． 北京 冶金工业出版社 ． 1 9 6 4 ． [ 2 ] 韩观昌 ． 小型无缝钢管生产[ M] ． 北京 冶金工业 } l { 版社， 1 9 9 0 ． 作者简 介 周西 杰 1 9 6 4一 ． 高级工 程师 ， 1 9 8 5年 毕业 于原 焦 作 矿业 学院 ． 现 任平顶 山煤 矿机撤 厂总 工程 师。 收 稿 日期 - 2 0 0 2 0 5 1 3 The d r a wi n g pr i nc i n pl e a nd k e y f a c t o r s o f t h e c o l d t u be dr a wi n g Z HO U X i j i e 。 HA N S h u - z h e n ， Z HAO Z h l l i a n g P i n g d i n g s h a n C o a l Mi n e Ma e l fi n e r y F a c t o r y ， P i n g d i n g s h a n 4 6 7 0 0 1 ， C I 1 i n a Ab s t r a c t Th i s a r t i c l e i n t r o du c e s t h e d r a wi n g p rin c i p l e o f t he c o l d t u b e d r a wi n g， a n d a n a l y s e s the k e y f a c t o r s． Ke y wo r d s c o l d d r a wi n g；s t e e l t u b e；p ri n c i p l e ；f a c t o r 维普资讯