無縫鋼管二輥斜軋穿孔機(jī)及穿孔過程

無縫鋼管二輥斜軋穿孔機(jī)及穿孔過程

二輥斜軋穿孔機(jī)及穿孔過程
今天在無縫鋼管生產(chǎn)過程中,穿孔工藝被廣泛應(yīng)用而且非常經(jīng)濟(jì)  。1886年德國(guó)的曼內(nèi)斯
曼兄弟申請(qǐng)了用斜輥穿孔機(jī)生產(chǎn)管狀斷面產(chǎn)品的專利。專利中描述了金屬變形時(shí)內(nèi)部力的作
用和使用兩個(gè)或多個(gè)呈錐形的軋輥進(jìn)行穿孔，因此被稱作曼內(nèi)斯曼穿孔過程。
由R.C 斯蒂菲爾發(fā)明的導(dǎo)板使得穿孔后的毛管長(zhǎng)度得到增加。后來狄舍爾發(fā)明了導(dǎo)盤，
使穿孔效率得到更大提高。在1970年出現(xiàn)了錐形輥的穿孔機(jī)  ，它比以前的穿孔機(jī)在金屬的
變形上有明顯的改進(jìn)。
在無縫鋼管生產(chǎn)中,穿孔工序的作用是將實(shí)心的管坯穿成空心的毛管。穿孔作為金屬變
形的第一道工序，穿出的管子壁厚較厚、長(zhǎng)度較短、內(nèi)外表面質(zhì)量較差，因此叫做毛管。如
果在毛管上存在一些缺陷，經(jīng)過后面的工序也很難消除或減輕。所以在鋼管生產(chǎn)中穿孔工序
起著重要作用。
當(dāng)今無縫鋼管生產(chǎn)中穿孔工藝更加合理,穿孔過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
斜軋穿孔整個(gè)過程可以分為三個(gè)階段
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。
生產(chǎn)中出現(xiàn)的前卡、后卡也是不穩(wěn)定特征之一，雖然三個(gè)過程有所區(qū)別，但他們都在同
一個(gè)變形區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。變形區(qū)是由軋輥、頂頭、導(dǎo)盤（導(dǎo)板）構(gòu)成。見圖4-1。
從圖中可以看出，整個(gè)變形區(qū)為一個(gè)較復(fù)雜的幾何形狀，大致可以認(rèn)為，橫斷面是橢圓
形，到中間有頂頭階段為一環(huán)形變形區(qū)�？v截面上是小底相接的兩個(gè)錐體，中間插入一個(gè)弧
形頂頭。
變形區(qū)形狀決定著穿孔的變形過程，改變變形區(qū)形狀（決定與工具設(shè)計(jì)和軋機(jī)調(diào)整）將
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，如圖4-2所示  。
Ⅰ區(qū)稱之為穿孔準(zhǔn)備區(qū)，（軋制實(shí)心圓管坯區(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
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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
橢圓形，一部分金屬軸向延伸，主要使表層金屬發(fā)生形變，因此在坯料前端形成一個(gè)“喇叭
口”狀的凹陷。此凹陷和定心孔保證了頂頭鼻部對(duì)準(zhǔn)坯料的中心，從而可減小毛管前端的壁
厚不均。
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