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拉拔工艺对不锈钢精密管尺寸精度的影响

发布时间:2021-12-01 点击次数:1208

不锈钢精密管是一种对内径尺寸允许偏差很小的钢管,多应用于精密设备。而不锈钢精密管是采用拉拔工艺制成,目前管材拉拔生产工艺主要有空拉、固定短芯棒拉拔、长芯棒拉拔、游动芯头拉拔、扩径拉拔等5种。因为工艺与模具不同,所以拉拔过程中金属塑性变形特征不同,从而导致管材尺寸(内径、外径、壁厚等)变化规律不同,最终管材尺寸精度也会有较大的区别。那么拉拔工艺对不锈钢精密管尺寸精度的影响究竟有什么呢?

拉拔工艺对不锈钢精密管尺寸精度的影响.png 

一、空拔

空拔是指拉拔时在管坯内不放置芯棒的生产方式,是管材生产中最常用的拉拔方式之一。这种工艺方式对于只控制外径尺寸且尺寸精度要求不是很高的普通管材来说还是可以的,但对于要求控制内径尺寸的高精度管材是不适宜的


空拔难以获得高精度的管材外径尺寸。首先,空拔过程中存在直径缩小量的问题。直径缩小量与很多因素有关,如减径量、材质、加工硬化、拔制方式、模角、拔制速度和模具类型等。直径缩小主要是由于金属在流动的过程中存在“难于急转弯”和“惯性变形”的情况。其次,空拔时,管材因发生反弹性后效而使外径稍有扩大。另外,在空拔的过程中,模孔由于受压力的影响会发生变化,所以,想获得高精度的管材外径尺寸是比较困难的。


空拔难以获得高精度的管材壁厚尺寸。这是由于,①空拔前存在“同管壁厚差”。管壁越厚,同管壁厚差越大;空拔时,薄壁管壁厚变化规律性很强,容易控制;厚壁管规律性很不明显,不易控制;管料的同管壁厚差越小,空拔管壁厚变化的性质和数量越易掌握和控制。


②空拔前存在“同架壁厚差”(相同规格的不同钢管)。管料的同架壁厚差始终存在,即使同管壁厚差接近0的薄壁管料也或大或小地存在“同架壁厚差”,这给精确控制管材尺寸带来了困难。


③带芯棒拔制后管壁增厚。空拔一般放在带芯棒拔制后,带芯棒拔制因管壁增厚会影响空拔后管材的壁厚精度。


而且空拔过程中管材内表面的变形特征决定了这种生产方式无法得到高精度管材。


二、固定短芯棒拉拔

固定短芯棒拉拔时,不锈钢精密管内置芯棒,其金属变形比空拔的均匀,内径尺寸精度和内表面质量比空拔的高,但要生产内径尺寸偏差很小的高精度管材,采用普通的固定短芯棒拉拔方法是难以满足标准要求的


因为固定短芯棒存在一个芯棒-拉杆系统,在这个系统中,当芯棒在稳定的拉拔力和拉杆静反力的作用下,具有稳定的静力平衡位置。但是若系统平衡被破坏,则管材易出现“跳车抖纹”。在拉拔过程中,芯棒-拉杆系统很容易因金属的不均匀性、设备的不稳定性、润滑条件的变化性、拉杆的弹性变形以及外界环境的不稳定性等而受到损坏。


不仅如此,固定短芯棒的放置位置和模角也会影响不锈钢管的尺寸精度。

拉拔工艺对不锈钢精密管尺寸精度的影响.jpg

三、长芯棒拉拔

长芯棒拉拔工艺与固定短芯棒拉拔的变形特征大体相似。不同的是长芯棒拉拔时,芯棒随管材一起从模孔中拔出,芯棒与管材之间的摩擦力与拉拔力方向一致。长芯棒拉拔工艺有利于降低拉拔力,增大道次变形量,同时有利于加工塑性较低、壁薄的管材。


但芯棒的保管有困难,芯棒易被损伤,最终影响拉拔管材的尺寸精度;大规格的管材,因芯棒较长、重量大,拔制时芯棒受重力影响向下方偏移,影响管材的内径尺寸精度;采用脱管机取出芯棒时,容易使管材椭圆化。

四、游动芯头拉拔

游动芯头拉拔是目前管材生产中一种最先进的生产方法,其变形特征与固定短芯棒拉拔类似,多用于长管卷筒拉拔。拉拔时,芯头呈自由状态,依靠其自身的特殊形状稳定在变形区,实现管坯的减径和减壁。


在直线式拉拔中,游动芯头和固定短芯棒拉拔工艺相似,没有太明显的优势。该法不适合生产大规格管材。同时由于管材材料不均匀、拉拔力不稳定、加工设备不稳定以及环境和润滑条件的影响等,也会使芯头的稳定性不易控制,拉制的管材尺寸精度不高,故此种方法仅适合大量生产普通管材。


五、扩径拉拔

扩径法生产管材时,管材的外壁始终处于自由变形状态,内壁处于高应力加工状态,应力由内向外逐渐减小。管材拔后内壁处于自由回复状态,高应力状态造成拔后弹性回复量较大,内径产生较大的尺寸变化,因此其内径尺寸精度不容易控制。

拉拔工艺对不锈钢精密管尺寸精度的影响.jpg 

以上就是拉拔工艺对不锈钢精密管尺寸精度的影响,不同的拉拔工艺对尺寸精度的影响是不一样的,控制管材内径变形是获得高精度管材的关键。管材拉拔的过程中存在拔后弹性回复的现象,即弹性后效。管材内径的弹性后效是造成管材内径尺寸精度难于精确控制的关键原因。


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