在由两个同向旋转且辊轴交叉倾斜的轧辊、两块导板(或导盘)以及顶头构成的孔型中把实心管坯穿轧成空心毛管的工序(见管坯穿孔)。1884年由德国曼内斯曼(R.&M.Mannesmann)兄弟发明。他们在锻道圆坯的实践中发现,圆坯在边旋转边压缩的过程中,中心会出现破裂,形成不规则的小孔——孔腔(cav1ty),由此得到启发,设想用二辊斜轧法来生产无缝管。开始采取无顶头斜轧,获得的管子内孔很小且很粗糙,不能应用,后来改为加顶头斜轧获得了成功。后人又对导向工具、轧辊形状和数量等做了改进,相继出现了带导盘的二辊斜轧穿孔、三辊斜轧穿孔、菌式穿孔机穿孔以及盘式穿孔机穿孔等。
二辊斜轧穿孔机的变形区大致可分为4个区域(见图)。
1区主要作用是为穿孔做准备和顺利地实现一、二次咬入(见斜轧穿孔原理)。由于轧辊入口锥表面有锥度,沿穿孔方向(轴向)前进的管坯逐渐在径向受压缩,被压缩部分的金属一部分向横向(导板方向)流动,使坯料断面由圆形变成椭圆形,而表层金属向轴向延伸,因此在坯料前端会形成一个喇叭口状的凹陷,此凹陷和定心孔一起保证了穿孔时顶头鼻部对准坯料中心,以减小毛管前端的壁厚不均。
Ⅱ区为穿孔区。主要作用是穿孔,即使实心坯变成空心的毛管。该区从金属与顶头相遇开始到与顶头圆锥带始端接触为止,主要是压缩壁厚,被压缩的金属向横向和纵向流动,但横向流动受到导板的限制,所以纵向延伸变形是主要的。在穿孔机上穿孔毛管可有很大的延伸系数, 到5以上,这是斜轧穿孔的特点。
Ⅲ区为展轧区。该区顶头母线和轧辊母线近似平行,主要作用是展轧(均整)管壁,改善管壁的尺寸精度和内外表面质量。
Ⅳ区为转圆区。该区的作用是靠轧辊旋转加工把椭圆形的轧件转圆。该区长度很短,变形属塑性弯曲变形
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无缝精密钢管标准
无缝精密钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。精密钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道,如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。精密钢管与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭强度相同时,重量较轻,是一种经济截面钢材,广泛用于制造结构件和机械零件,如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。用精密钢管制造环形零件,可提高材料利用率,简化制造工序,节约材料和加工工时,如滚动轴承套圈、千斤顶套等,目前已广泛用精密钢管来制造。精密钢管还是各种常规武器不可缺少的材料,枪管、炮筒等都要精密钢管来制造。精密钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下,圆面积 ,用圆形管可以输送更多的流体。此外,圆环截面在承受内部或外部径向压力时,受力较均匀,因此,绝大多数精密钢管是圆管。
但是,圆管也有一定的局限性,如在受平面弯曲的条件下,圆管就不如方、矩形管抗弯强度大,一些农机具骨架、钢木家具等就常用方、矩形管。根据不同用途还需有其他截面形状的异型精密钢管。
精密钢管和碳钢的物理性能数据对比
碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型精密钢管,而略低于奥氏体型精密钢管;电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体型精密钢管排序递增;线膨胀系数大小的排序也类似,奥氏体型精密钢管 而碳钢最小;碳钢、铁素体型和马氏体型精密钢管有磁性,奥氏体型精密钢管无磁性,但其冷加工硬化生成成氏体相变时将会产生磁性,可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。
奥氏体型精密钢管与碳钢相比,具有下列特点:
1)高的电阻率,约为碳钢的5倍。
2)大的线膨胀系数,比碳钢大40%,并随着温度的升高,线膨胀系数的数值也相应地提高。
3)低的热导率,约为碳钢的1/3。
精密钢管生产工艺:
在冷轧冷拔管机组上在室温下用轧制和拉拔方式对管材进行的冷加工,属于热轧管(包括热挤压的管材)和焊接管的深度加工。它可以获得直径更小、壁厚更薄、尺寸精度更高、表面粗糙度更低和性能更好以及多种断面形状的管材。用冷拔法可生产直径0.2~765mm和壁厚0.015~50mm的各种管材。用冷轧法可生产直径4~450mm和壁厚0.03~35mm的各种管材。
冷拔与冷轧相比较,冷轧的优点是道次变形量大,加工道次少,生产周期短和金属消耗小。缺点是工具制造较困难,变更规格不方便。生产灵活性差,设备投资高及维护较复杂;由于是周期轧制,轧制时间长,生产力较低,能耗高。冷拔的优点是生产力较高,生产中变规格较方便,灵活性大,设备和工具制造简单;缺点是道次变形量小,加工道次多,生产周期长,金属消耗大。
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