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文檔簡介

幾何形狀的過程過程。幾何形狀的過程過程。我廠使用的穿孔上下兩個(gè)相對(duì)軋的一個(gè)隨動(dòng)頂頭對(duì)穿孔工藝的認(rèn)識(shí)一、概要塑性變形一般來說就是使坯料在一定溫度環(huán)境下通過專門的模具,使金屬產(chǎn)生連續(xù)順暢的流動(dòng)使其變形以達(dá)到要求的。穿孔就是把圓斷面坯料穿制成毛管的變形機(jī)為狄舍爾二輥斜軋穿孔機(jī),其封閉孔型由線傾斜的軋輥,左右兩個(gè)主動(dòng)導(dǎo)盤以及中間構(gòu)成。工藝流程不考慮輸送及工具更替,有效工藝環(huán)節(jié)有:坯料加熱—高壓水除鱗—熱定心—穿孔—吹硼砂。坯料加熱:使坯料達(dá)到最佳可塑溫度,是整個(gè)鋼管軋制的基礎(chǔ)。高壓水除鱗:除去熱坯料的外氧化鐵皮,減小穿制的阻力。熱定心:提高低塑性鋼的可塑性,有效減小穿孔時(shí)的軸向阻力,減輕頂頭耗損。吹硼砂:除去毛管的內(nèi)表面氧化物,為連軋減小阻力穿孔中的金屬變形基本變形完全是幾何尺寸的變化,是直觀的變形,與材料的性質(zhì)無關(guān),而且基本變形取決于變形區(qū)的幾何形狀。附加變形指的是材料內(nèi)部的變形,是直觀看不到的變形,是由于材料中內(nèi)應(yīng)力所引起的,是增大材料的變形應(yīng)力,引起材料中產(chǎn)生的缺陷,主要有扭轉(zhuǎn)變形、縱向剪切變形等,這種變形會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量并增加能量消耗,所以在實(shí)際生產(chǎn)中如何來減小附加變形是很重要的。

斜軋穿孔整個(gè)過程可以分為三個(gè)階段,即不穩(wěn)定—穩(wěn)定—不穩(wěn)定第一個(gè)不穩(wěn)定過程—管坯前端金屬逐漸充滿變形區(qū)階段,即管坯同軋輥開始接觸(一次咬入)到前端金屬出變形區(qū),這個(gè)階段存在一次咬入和二次咬入。穩(wěn)定過程—這是穿孔過程主要階段,從管坯前端金屬充滿變形區(qū)到管坯尾端金屬開始離開變形區(qū)為止。第二個(gè)不穩(wěn)定過程—為管坯尾端金屬逐漸離開變形區(qū)到金屬全部離開軋輥為止穩(wěn)定過程和不穩(wěn)定過程有著明顯的差別,這在生產(chǎn)中很容易觀察到的。如一只毛管上頭尾尺寸和中間尺寸就有差別,一般是毛管前端直徑大,尾端直徑小,而中間部分是一致的。頭尾尺寸偏差大是不穩(wěn)定過程特征之一。造成頭部直徑大的原因是:前端金屬在逐漸充滿變形區(qū)中,金屬同軋輥接觸面上的摩擦力是逐漸增加的,到完全充滿變形區(qū)才達(dá)到最大值,特別是當(dāng)管坯前端與頂頭相遇時(shí),由于受到頂頭的軸向阻力,金屬向軸向延伸受到阻力,使得軸向延伸變形減小,而橫向變形增加,加上沒有外端限制,從而導(dǎo)致前端直徑大。尾端直徑小,是因?yàn)楣芘魑捕吮豁旑^開始穿透時(shí),頂頭阻力明顯下降,易于延伸變形,同時(shí)橫向展軋小,所以外徑小。形狀,大致為一環(huán)形變?nèi)胍粋€(gè)弧形著穿孔的變機(jī)調(diào)整)將可以認(rèn)為,橫斷面是橢圓形,到形區(qū)??v截面上是小底相接的兩頂頭。形過程,改變變形區(qū)形狀(決定導(dǎo)致穿孔變形過程的變化。形狀,大致為一環(huán)形變?nèi)胍粋€(gè)弧形著穿孔的變機(jī)調(diào)整)將可以認(rèn)為,橫斷面是橢圓形,到形區(qū)??v截面上是小底相接的兩頂頭。形過程,改變變形區(qū)形狀(決定導(dǎo)致穿孔變形過程的變化。穿孔變形區(qū)大致可分為四個(gè)區(qū)段(摘文)I區(qū)稱之為穿孔準(zhǔn)備區(qū)。I區(qū)的主要作用是為穿孔作準(zhǔn)備和順利實(shí)現(xiàn)二次咬入。這個(gè)區(qū)段的變形特點(diǎn)是:由于軋輥入口錐表面有錐度,沿穿孔方向前進(jìn)的管坯逐漸在直徑上受到壓縮,被壓縮的部分金屬一部分向橫向流動(dòng),其坯料波面有圓形變成橢圓發(fā)生形變,因此此凹陷和定心孔形,一部分金屬軸向延伸,主要使表層金屬在坯料前端形成一個(gè)“喇叭口”狀的凹陷。保證了頂頭鼻部對(duì)準(zhǔn)坯料的中心,從而可減小毛管前端的壁厚不均。有圓形變成橢圓發(fā)生形變,因此此凹陷和定心孔II區(qū)稱為穿孔區(qū),該區(qū)的作用是穿孔,即由實(shí)心坯變成空心的毛管,該區(qū)的長度為從金屬與頂頭相遇開始到頂頭圓錐帶為止。這個(gè)區(qū)段變形特點(diǎn)主要是壁厚壓下,由于軋輥表面與頂頭表面之間距離是逐漸減小的,因此毛管壁厚是一邊旋轉(zhuǎn),一邊壓下,因此是連軋過程,這個(gè)區(qū)段的變形參數(shù)以直徑相對(duì)壓下量來表示,直徑上被壓下的金屬,同樣可向橫向流動(dòng)(擴(kuò)徑)和縱向流動(dòng)(延伸)但橫向變形受到導(dǎo)盤的阻止作用,縱向延伸變形是主要的。導(dǎo)盤的作用不僅可以限制橫向變形而且還可以拉動(dòng)金屬向軸向延伸,由于橫向變形的結(jié)果,橫截面呈橢圓形。皿區(qū)稱為碾軋區(qū),該區(qū)的作用是碾軋均整、改善管壁尺寸精度和內(nèi)外表面質(zhì)量,由于頂頭母線與軋輥母線近似平行,所以壓下量是很小的,主要起均整作用。軋件橫截面在此區(qū)段也是橢圓形,并逐漸減小。W區(qū)稱為歸圓區(qū)。該區(qū)的作用是把橢圓形的毛管,靠旋轉(zhuǎn)的軋輥逐漸減小直徑上的壓下量到零,而把毛管轉(zhuǎn)圓,該區(qū)長度很短,在這個(gè)區(qū)變形實(shí)際上是無頂頭空心毛管塑性彎曲變形,變形力也很小。變形過程中四個(gè)區(qū)段是相互聯(lián)系的,而且是同時(shí)進(jìn)行的,金屬橫截面變形過程是由圓變橢圓再歸圓的過程、重要環(huán)節(jié)及參數(shù)“孔腔”—中心疏松穿孔工藝被廣泛用于無縫鋼管的生產(chǎn)始于1884年,兩名鍛工(曼內(nèi)斯曼兄弟)在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)橫鍛出現(xiàn)“孔腔”這一重要現(xiàn)象。由于高速的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力,同時(shí)由于管坯旋轉(zhuǎn)使其同一部位受到軋輥的壓應(yīng)力和導(dǎo)盤的拉應(yīng)力不斷轉(zhuǎn)換形成的交變應(yīng)力,管狀斷面軋件在中心會(huì)形成一個(gè)中心疏松區(qū)域,形成孔腔。區(qū)域內(nèi)金屬產(chǎn)生一個(gè)向外的運(yùn)動(dòng)趨勢,但由于內(nèi)部復(fù)雜的應(yīng)力作用達(dá)到平衡,并沒有產(chǎn)生動(dòng)作或產(chǎn)生局部較小破裂現(xiàn)象。當(dāng)有外力作用于中心時(shí)就打破了內(nèi)部的復(fù)雜應(yīng)力平衡,使內(nèi)部金屬順利的向外運(yùn)動(dòng),這就是穿孔的基礎(chǔ)。斜軋實(shí)心管坯時(shí),在頂頭接觸管坯前常易出現(xiàn)金屬中心破裂現(xiàn)象,當(dāng)大量裂口發(fā)展成相互連接,擴(kuò)大成片以后,金屬連續(xù)性破壞,形成中心空洞即孔腔。在頂頭前過早形成孔腔,會(huì)造成大量的內(nèi)折,惡化鋼管內(nèi)表面質(zhì)量,甚至形成廢品,因此在穿孔工藝中力求避免過早形成孔腔。影響孔腔形成的主要因素有:1.變形的不均勻性(頂頭前壓縮量)不均勻變形程度主要決定于坯料每半轉(zhuǎn)的壓縮量(稱為單位壓縮量),生產(chǎn)中指頂頭前壓縮量。頂頭前壓縮量愈大則變形不均勻程度也愈大,導(dǎo)致管坯中心區(qū)的切應(yīng)力和拉應(yīng)力增加,從而容易促進(jìn)孔腔的形成。一般用臨界壓縮量來表示最大壓縮量值的限制,壓縮量小于臨界壓縮量則不容易或不形成孔腔。2.橢圓度的影響穿孔過程中在管坯橫斷面上存在著很大的不均勻變形,橢圓度愈大,則不均勻變形也愈大。按照體積不變定律可知,橫向變形愈大則縱向變形愈小,將導(dǎo)致管坯中心的橫向拉應(yīng)力、切應(yīng)力以及反復(fù)應(yīng)力增加,加劇了孔腔的形成趨勢單位壓縮次數(shù)的影響在生產(chǎn)中主要指管坯從一次咬入到二次咬入過程中管坯的旋轉(zhuǎn)次數(shù),次數(shù)的增多就容易形成孔腔。

鋼種本身塑性鋼的自然塑性由狀態(tài)所決定,而一般來說塑性低鋼的化學(xué)成分、金屬冶煉質(zhì)量以及金屬組織組織狀態(tài)又由管坯加熱溫度和時(shí)間所影響。的金屬,穿孔性能差,容易產(chǎn)生孔腔鋼的自然塑性由狀態(tài)所決定,而一般來說塑性低封閉孔型我廠使用的是狄舍爾二輥斜軋穿孔機(jī),穿孔軋制是由上下兩個(gè)相對(duì)軋線傾斜的軋輥和左右兩個(gè)主動(dòng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)盤形成外封閉圓,再由中間的一個(gè)隨動(dòng)頂頭形成內(nèi)封閉圓,這樣就形成了一個(gè)環(huán)狀封閉孔型。封閉孔型的調(diào)整—橢圓度(包括軋輥上壓下和下壓上和導(dǎo)盤)以及頂頭前壓下要使金屬在穿孔過程中能連續(xù)順暢的流動(dòng)變形,適宜的橢圓度是很重要的,對(duì)應(yīng)不同鋼級(jí)的鋼種調(diào)整不同的橢圓度,也就是我們常說的“車型”。高鋼級(jí)的鋼種,其塑性較低不易穿制,橢圓度小點(diǎn),頂頭前壓下小點(diǎn);低鋼級(jí)的橢圓度稍大,頂頭前壓下大點(diǎn)。其中需要注意的是軋輥和導(dǎo)盤速度的匹配,不僅要考慮軸向前進(jìn)速度,還要顧及兩者對(duì)坯料產(chǎn)生的交變應(yīng)力的匹配,這主要是在經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上多加考慮軋輥和導(dǎo)盤的大小,如果使用的軋輥和導(dǎo)盤磨損過大也就是尺寸過小了,要在經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上另加調(diào)整。例如,使用的軋輥直徑在1000以下了,比經(jīng)常使用的要小不少,這時(shí)如果還使用常用參數(shù)就可能導(dǎo)致屬變形中的金屬出現(xiàn)內(nèi)折等密集際條件允許范圍使交變應(yīng)力幅度導(dǎo)盤轉(zhuǎn)速。具體交變應(yīng)力幅度過大,容易造成孔腔從而使金流動(dòng)產(chǎn)生斷續(xù)、不連續(xù),造成毛管頭部局部的小缺陷。對(duì)此情況,應(yīng)該在軋制節(jié)奏和實(shí)內(nèi),放軋輥—使接觸面積減小,減小阻力,減小,同時(shí)可以提高軋輥轉(zhuǎn)速或者適當(dāng)減小情況視實(shí)際情況而定。參數(shù)就可能導(dǎo)致屬變形中的金屬出現(xiàn)內(nèi)折等密集際條件允許范圍使交變應(yīng)力幅度導(dǎo)盤轉(zhuǎn)速。具體各參數(shù)的調(diào)整在車型調(diào)整完畢后,一般會(huì)因各種情況對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的微調(diào),使軋制更順利進(jìn)行。坯料溫度:溫度在整個(gè)鋼管軋制過程中是最關(guān)鍵的參數(shù),因?yàn)樗卿摴苘堉频幕A(chǔ)。適宜的溫度代表的是良好的塑性,更能抵消部分因?yàn)楣ぞ叩淖陨砣毕莼蚴钦{(diào)整不佳帶來的弊端。簡單說,良好的溫度環(huán)境是金屬連續(xù)順暢流動(dòng)變形的基礎(chǔ)軋輥轉(zhuǎn)速:由于軋輥是傾斜放置的,所以在軋輥與坯料接觸點(diǎn)的速度可以分解為軸向和周向(垂直于軋線)。轉(zhuǎn)速增大毛管前進(jìn)速度增大,旋轉(zhuǎn)速度也增大,一般是在設(shè)備負(fù)荷能力范圍內(nèi)配合出料節(jié)奏進(jìn)行調(diào)整。需要注意與導(dǎo)盤轉(zhuǎn)速配合。軋輥角度:一般在8—15°,角度增大,毛管軸向速度增大,周向(旋轉(zhuǎn)方向)速度減小。一般節(jié)奏快的角度大,節(jié)奏慢的角度小;高鋼級(jí)角度小,低鋼級(jí)角度大。軋輥上下:分為上壓下和下壓上,配合導(dǎo)盤形成外封閉圓,注意橢圓度。主要影響壁厚,放大則壁厚大,壓小則壁厚小,用于壁厚微調(diào)。在本工序正常調(diào)整范圍內(nèi)可考慮連軋負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。導(dǎo)盤絲杠:配合軋輥形成外封閉圓,主要影響外徑,放大則外徑大,縮小則外徑小,注意橢圓度。同樣在本工序正常前提下,配合連軋進(jìn)行微調(diào)。導(dǎo)盤轉(zhuǎn)速:兩個(gè)主動(dòng)導(dǎo)盤在軸向起導(dǎo)向作用,在軸向上產(chǎn)生拉力,與軋輥同時(shí)作用使坯料產(chǎn)生交變應(yīng)力從而產(chǎn)生中心疏松,需要注意與軋輥轉(zhuǎn)速匹配,以免使金屬流動(dòng)不順暢產(chǎn)生缺陷。頂頭前壓下:頂頭伸過軋制帶的長度,配合軋輥導(dǎo)盤形成封閉孔型,即能影響壁厚也能影響外徑。前伸量大,擴(kuò)徑小,壁厚減小;前伸量小,擴(kuò)徑大,壁厚增大。三輥定心:由于頂桿過長而且其剛度不夠,在旋轉(zhuǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng),如果抖動(dòng)過大則可影響壁厚,因此需要三輥的限制。配合節(jié)奏調(diào)好三輥延時(shí),使頂桿抖動(dòng)限制在最小。托輥延時(shí):根據(jù)毛管的長度,調(diào)好托輥延時(shí),使其過V05檢測,以免帶不出,最好調(diào)到毛管能過脫棒前輥,放置帶不走或者跳頂桿。硼砂參數(shù):硼砂量,壓力,時(shí)間三個(gè)參數(shù)根據(jù)毛管內(nèi)表面積確定(通過毛管長度和壁厚大概估算,不必嚴(yán)格計(jì)算)。可觀察尾焰和前焰以及連軋預(yù)穿時(shí)是否頂金屬液來確定:尾焰吹出半米后向上,且尾焰旺盛,前焰有即可,連軋預(yù)穿頂出金屬液為佳。調(diào)整的基本原則是毛管幾何尺寸滿足軋管機(jī)組的要求,壁厚均勻且內(nèi)外表面良好。調(diào)整的方法可以參考下表(表中沒有涉及到前進(jìn)角的調(diào)整)―因 -輥―距 —距—頂前量壁厚稍微厚減小——壁厚稍微薄■^加壁厚太厚減小■^加壁厚太薄r、,r減小外徑太大^加—(減小)^加外徑太小■"M小—(增加)""M小外徑稍微大減小外徑稍微小■^加外徑、壁厚都太大—(增加或減?。嘣黾油鈴健⒈诤穸继 ㄔ黾踊驕p?。鄿p小外徑太大、壁厚太小多增加——(增加)外徑太小、壁厚太大多減小——(減小)三、頂頭消耗及質(zhì)量缺陷頂頭是穿孔工藝中關(guān)鍵工具也是消耗最多的工具,同時(shí)也是能引發(fā)各種質(zhì)量缺陷的工具。頂頭使用的好不僅能減少成本消耗更能避免質(zhì)量事故的發(fā)生。影響頂頭壽命的因素:1、頂頭在穿孔過程中,頂頭承受著交變熱應(yīng)力、摩擦力及機(jī)械力的作用,力的大小影響頂頭的壽命。2、頂頭自身化學(xué)成分和熱處理工藝,熱處理工藝決定頂頭壽命。3、管坯材質(zhì),合金含量越高,變形抗力越大,頂頭壽命越低;4、穿孔時(shí)間和管坯長度,穿孔時(shí)間越長,頂頭溫度越高,頂頭越容易變形和損壞。質(zhì)量缺陷簡要內(nèi)折:在鋼管的內(nèi)表面上呈現(xiàn)直線或螺旋、半螺旋形的鋸齒狀缺陷。產(chǎn)生原因:管坯加熱不均、溫度過高或過低、加熱時(shí)間過長或過短。管坯:。中心疏松、偏析;縮孔殘余嚴(yán)重;非金屬夾雜物超標(biāo)穿孔區(qū)域:頂頭磨損嚴(yán)重;穿孔機(jī)參數(shù)調(diào)整不當(dāng);穿孔輥老化等。內(nèi)結(jié)疤:鋼管

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