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金属管材的制造工艺有哪些

来源: 科美克 浏览:2814 发布日期:2018-08-10 12:55:37

在高压流体输送和机械结构中的管件,绝大数为无缝金属管,这类管材的制造工艺主要有:热轧、冷轧、拉拔和挤压等。

热轧管材

目前使用的无缝管中有80-90%是采用热轧工艺制造。热轧无缝管制造的主要变形是由轧坯穿孔轧管定减径三种基本工序来实现的。

 

热轧管材流程

轧坯穿孔

轧坯穿孔是在穿孔机上将实心坯料轧制成空心环状厚壁毛管的过程。由于经穿孔后的管坯壁厚较大,长度较短,顶头尖部的前端直径大,尾端直径小,而且内外表面质量差,因而通常称为毛管。

1.穿孔变形过程

穿孔轧坯清除表面缺陷,穿孔侧端面定心后,加热到变形温度。

穿孔时,坯料在一对倾斜的轧辊辗轧作用下,一边旋转一边不断向顶头工作端的反方向进给,逐渐形成空腔毛管。

二辊斜轧穿孔时,轧坯与顶头接触前容易产生中心破裂,大量裂纹发展并相互连接,扩大成片后,金属连续性破坏而形成中心孔洞。但穿孔时的顶头过早产生孔洞,会形成大量内折缺陷,因此需严格控制孔腔的生成时刻。

通常要求穿孔后的毛管壁厚尽可能均匀,横截面椭圆度要小,内外表面不得有结疤、折叠和裂纹等缺陷。一旦毛管形成缺陷,后续工艺很难消除。在毛管连轧时,要求穿孔速度不仅保证毛管终轧温度,还要满足后续轧管温度要求,以适应连轧的生产。


2.穿孔方法

轧坯穿孔通常有压力穿孔、推轧穿孔和斜轧穿孔三种方式。

●    压力穿孔

在压力机上实现冲压穿孔。穿孔前,将方形或多边形轧坯置入带有很小锥度的圆形凹模中,压力机滑块带动圆形冲头压入轧坯中心,冲出一个圆孔。

穿孔冲头压入轧坯时,冲头下金属产生径向流动,使外围材料充填轧坯与圆形凹模的空隙中,即可获得圆形毛管。

压力穿孔时,金属主要产生径向流动变形,而轧坯的轴向延伸非常小。

●    推轧穿孔

冲孔与纵轧相结合的穿孔工艺。利用带圆孔型的一对轧辊反向旋转将轧坯咬入孔型内,由固定在孔型中的冲头在轧坯中心冲出一个圆孔。由于轧坯后端作用有一定推力,故称为推轧穿孔。

一般使用的轧坯为方形,推轧出的毛管较短,轴向延伸变形量也很小。

推轧穿孔支撑的毛管内表面质量较好,外表面不易产生裂纹,效率也比压力穿孔高。

●    斜轧穿孔

也称为曼内斯曼穿孔。斜轧穿孔克服了上述两种穿孔方式变形量小、毛管短而厚的缺点,在热轧无缝管机组中增设了斜轧延伸机,是目前无缝管中应用最广泛的工艺。

斜轧穿孔按轧辊数量分为二辊穿孔机和三辊穿孔机。二辊穿孔机穿孔速度快,适合生产直径250mm以上的管材;三辊穿孔机几何尺寸精度较高,适合穿孔轧制中、厚壁的管材。

按轧辊形状可分为锤形穿孔机、盘式穿孔机和筒形穿孔机,其中锤形穿孔机和筒形穿孔机应用最为广泛。

轧管

热轧管材的第二道变形工序是轧管,将毛管在延伸轧机上延伸并轧制成厚度接近成品管壁厚的荒管。

轧管时,要在毛管内插入芯棒,然后由轧辊辗轧使管壁厚度减小,挤出的材料沿轴向流动增加管坯长度。

管坯轧制成合格的荒管后,利用脱管机或脱棒机使荒管和芯棒分离。

定减径

定减径是热轧无缝管的最后一道变形工序,将荒管空轧成具有产品要求的管径、尺寸精度和圆管的成品管。

冷轧管材

冷轧是高精度、高表面质量、小直径薄壁管及异形截面管的主要制造方法。一般有色金属管及部分钢管可以再冷态下轧制成型。

由于金属在常温下变形抗力大,塑性差,因此冷轧管在管材生产中占比较小。

拉拔管材

管材拉拔也称空心拉拔,主要分为空拉、固定芯头拉拔、长芯棒拉拔和浮动芯头拉拔。

 

拉拔


挤压管材

挤压制造无缝管材,占无缝金属管的很小一部分,主要用于生产低塑性的高温合金管、异形截面管、有色金属管及部分复合管。

 

挤压管材

 


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