冷拔钢管拔制力的计算(I)
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冷轧钢管变形原理关于冷轧管轧管过程、变形和应力状态、瞬时变形区、滑移和轴向力、轧制力等的基本理论。
二辊式冷轧管机的轧管过程二辊式冷轧管机工作时,其工作机架借助于曲柄连杆机构作往复移动。
管子的轧制(图1)是在一根拧在芯棒杆7上的固定不动的锥形芯棒和两个轧槽块5之间进行的。
在轧槽块的圆周开有半径由大到小变化的孔型。
孔型开始处的半径相当于管料1的半径,而其末端的半径等于轧成管2的半径。
图1二辊式冷轧管机1-管料;2-轧成管;3-工作机架;4-曲柄连杆机构;5-轧槽块6-轧辊;7-芯棒杆;8-芯棒杆卡盘;9-管料卡盘;10-中间卡盘;11-前卡盘在送进和回转时,孔型和管体是不接触的,为此,轧槽块5上在孔型工作部分的前面和后面,分别加工有一定长度的送进开口(半径比管料半径大)和回转开口(半径比轧成管的半径大)。
在轧制过程中,管料和芯棒被卡盘8、9夹住,因此,无论在正行程轧制或返行程轧制时,管料都不能作轴向移动。
工作机架由后极限位置移动到前极限位置为正行程;工作机架由前极限位置移动到后极限位置为返行程。
轧制过程中,当工作机架移到后极限位置时,把管料送进一小段,称送进量。
工作机架向前移动后,刚送进的管料以及原来处在工作机架两极限位置之间尚未加工完毕的管体,在由孔型和芯棒所构成的尺寸逐渐减小的环形间隙中进行减径和管壁压下。
当工作机架移动到前极限位置时,管料与芯棒一起回转60。
~90。
工作机架反向移动后,正行程中轧过的管体受孔型的继续轧制而获得均整并轧成一部分管材。
轧成部分的管材在下一次管料送进时离开轧机。
图2多辊式冷轧管机1-柱形芯棒;2-轧辊;3-轧辊架;4-支承板;5-厚壁套筒;6-大连杆;7-摇杆;8-管子多辊式冷轧管机的轧管过程多辊式冷轧管机轧制管材时见(图2),管子在圆柱形芯棒1和刻有等半径轧槽的3~4个轧辊2之间进行变形。
轧辊装在轧辊架3中,其辊颈压靠在具有一定形状的支承板(滑道)4上,支承板装在厚壁套筒5中,而厚壁套筒本身就是轧机的机架,它安装在小车上。
职工技术学习资料注意保存冷拔钢管拔制力的计算宋宝湘编译希望科技服务部印2007年3月本书较详细地阐述与分析了在各种方法冷拔钢管时的作用力与应力分布状况。
根据新的轧制形理编著基础导出更正确更接近实践的计算公式。
同时列举了许多学者和科技工作者发表的有关拔制力方面的计算公式作了比较分析,经过实践拔制力的测定与对比结果。
本书推导的计算公式更接近实践值,换差较小已成为目前冷拔钢管生产与设计中应用最广泛的计算公式。
本书适用设计工者与生产技术人员应用,可供科技研究工作者与高等专科学校高年级学生参考。
目录引言 (1)第一章钢管伸拔与影响拔制力的因素 (6)第一节钢管伸拔的拔制力 (6)第二节影响拔制力的因素 (9)第三节现有冷拔钢管拔制力的计算公式 (11)第二章钢管在伸拔过程的作用力与应力分布 (22)第一节钢管在无芯棒伸拔过程的作用与应力分布 (22)第二节钢管在短芯棒伸拔过程的作用与应力分布 (24)第三节钢管在长芯棒伸拔过程的作用与应力分布 (26)第四节钢管在扩径伸拔过程的作用与应力分布 (27)第三章钢管在伸拔过程的拔制力计算公式的推导 (31)第一节钢管在无芯棒伸拔过程拔制力公式的推导 (31)第二节钢管在短芯棒伸拔过程拔制力公式的推导 (40)第三节钢管在长芯棒伸拔过程拔制力公式的推导 (48)第四节钢管在扩径伸拔过程拔制力公式的推导 (48)第四章钢管在伸拔过程的拔制力的测定与理编计算结果比较 (71)第一节钢管拔制力的测定方法 (71)第二节钢管在伸拔过程拔制力的理论计算结果与实际测定79 第五章各种计算拔制力公式的分析与比较 (91)第一节各种计算拔制力公式的分析与计算结果比较 (91)第二节本书推导出的计算公式的分析 (101)第三节结论 (121)主要参考书 (124)引 言无缝钢管用热轧方法比较普遍具有许多特色和优点成为当今钢管生产主要方式和发展趋势。
常见的由自动轧管机生产无缝钢管,它能制造最小尺寸外径D60~70mm ,壁厚S3~3.5mm 。
无缝钢管冷拔冷轧道次计算
首先,钢管的尺寸是进行无缝钢管冷拔冷轧道次计算的重要参数之一、钢管的外径和壁厚将直接影响到冷拔和冷轧的道次。
一般来说,钢管的冷
拔道次越多,尺寸缩小的程度越大。
在进行无缝钢管冷拔冷轧道次计算时,需要根据钢管的尺寸和要求,选择合适的道次数目。
其次,钢管的材质也是进行无缝钢管冷拔冷轧道次计算的重要参数之一、钢管的材质将直接影响到冷拔和冷轧的工艺参数和条件。
不同的钢管
材质对应着不同的硬度、塑性和韧性等特性,需要采用不同的冷拔和冷轧
工艺来进行处理。
在进行无缝钢管冷拔冷轧道次计算时,需要根据钢管的
材质特性和要求,选择合适的工艺参数和条件。
此外,加工过程中的应力和应变也是进行无缝钢管冷拔冷轧道次计算
的重要参数之一、钢管在冷拔和冷轧过程中,会受到外力的作用而发生应变,从而改变其尺寸和形状。
为了保证钢管的质量和性能,需要进行合理
的应力和应变控制。
在进行无缝钢管冷拔冷轧道次计算时,需要根据钢管
和加工过程的特点,确定合适的应力和应变条件。
综上所述,无缝钢管冷拔冷轧道次计算是对无缝钢管进行加工和处理
的重要环节。
通过计算每个道次的参数和条件,可以确定无缝钢管的冷拔
和冷轧次数,以及每个道次的工艺参数,从而确保钢管的质量和性能。
无
缝钢管冷拔冷轧道次计算的关键在于合理选择钢管的尺寸、材质和加工过
程中的应力和应变,以及确定合适的工艺参数和条件。
只有在正确计算并
确定这些参数和条件的基础上,才能进行无缝钢管冷拔冷轧道次计算,并
实现优质的钢管加工和处理。
一、冷拔精密钢管概述(最常采用GB/T3639标准)1、定义:冷拔精密钢管通常在0.5~100T的单链式或双链式冷拔机上进行。
若欲获得尺寸更小和质量更好的无缝钢管,必须采用冷轧、冷拔或者两者联合的方法。
2、制钢要求:冷拨精密钢管,主要用10、20号钢制造,除保证化学成分和机械性能外,还要做水压试验,卷边、扩口、压扁等试验。
3、冷拔精密钢管的生产工艺及示意图冷拔精密钢管的基本工序有:(1)管料供给,所用管料为热轧成品管或半成品管、挤压管以及焊接管;(2)管料准备,包括检查、打捆、酸洗、清洗、冲洗、中和、烘干、涂润滑剂等;(3)冷加工(冷轧或冷拔);(4)成品精整包括成品热处理、矫直、取样、切头尾、检查(人工检查和各种探伤)、水压试验、涂油、包装、入库等。
不同的产品精整内容有所差异。
冷拔精密钢管生产工艺简易流程是:圆管坯→加热→穿孔→打头→退火→酸洗→涂油(镀铜)→多道次冷拔(冷轧)→坯管→热处理→矫直→水压试验(探伤)→标记→入库。
冷拔精密钢管厂生产特点是管料从投入到加工成成品冷拔精密钢管通常要经过多次冷变形并产生加工硬化,因而整个生产过程由多个准备工序和变形工序组成,且具有往复循环的特点,因而工序多,生产周期长、金属消耗较大,生产效率较低,一般生产规模均不大。
冷拔精密钢管的生产工艺流程如图。
二、冷拔精密钢管的特点1.外径更小。
2.精度高可做小批量生产。
3.冷拔成品精度高,表面质量好。
4.钢管横面积更复杂。
5.钢管性能更优越,金属比较密。
三、冷拔精密钢管的化学成分、力学性能、尺寸允许偏差1、化学成分碳C :0.10~0.15硅Si:0.17~0.37锰Mn:1.10~1.60硫S :≤0.035磷P :≤0.035铬Cr:0.90~1.30钒V :0.03~0.06钼Mo:0.32~0.40硼 B :0.002~0.0062、力学性能精密无缝钢管力学性能钢种力学性能冷拔(轧)管金切管20#抗拉强度σbN/mm2伸长率δ5%≥510≥390≥5≥2045#≥647≥590≥4≥4加工形式缸径长度直线度尺寸精度内孔粗糙度冷轧30-100≤12M0.3-1.0H8-H100.4-1.6冷拔30-250≤12M H8-H100.8-1.6珩磨40-500≤12M1000H8-H90.4-0.8滚压40-400≤7M H80.43、尺寸允许偏差按GB/T3639冷拔精密无缝钢管的标准:外径4-30的公差为±0.08尺寸公差(壁厚偏差±5%)内径尺寸H8H9H1030+0.0330+0.052+0.084>30-50+0.0390+0.062+0.100>50-80+0.0460+0.074+0.120>80-120+0.0540+0.087+0.140>120-180+0.0630+0.100+0.160>180-250+0.0720+0.115+0.185>250-315+0.0810+0.130+0.210>315-400+0.0890+0.140+0.230四、冷拔精密钢管的用途是用于机械结构、液压设备的尺寸精度高和表面光洁度好的冷拔精密钢管。
冷拔工艺及公式的计算冷拔是通过将金属材料从一个较大的圆形截面通过一系列的模具冷变形成为较小圆形截面的方法,并通过改变纵向机械力和冷挤力来提高材料性能和尺寸精度。
冷拔工艺广泛应用于金属材料的生产和加工,如钢材、铝材和铜材等。
冷拔工艺公式的计算通常涉及材料的变形、应力和力等参数。
下面将详细介绍冷拔的公式计算。
1.冷拔变形计算公式:冷拔变形计算公式主要包括以下几个参数:- 拉力(F):冷拔过程中施加在材料上的拉力,通常单位为牛顿(N)或千克力(kgf)。
-应变(ε):材料的拉伸变形程度,为最终长度与原始长度之间的比值,没有单位。
-直径变化率(ΔD/D):材料的直径变化程度,为最终直径与原始直径之间的差值与原始直径之比,没有单位。
冷拔变形计算公式如下:ε = ln(D₀/D_f)其中,D₀为原始直径,D_f为最终直径。
2.冷拔应力计算公式:冷拔应力计算公式主要包括以下几个参数:- 弹性模量(E):描述材料在受力下的形变能力,通常单位为帕斯卡(Pascal)。
-横截面积(A):材料的横截面面积,通常单位为平方米(m²)。
- 应力(σ):材料受到的拉伸或压缩力和横截面积之比,通常单位为帕斯卡(Pascal)。
冷拔应力计算公式如下:σ=F/A其中,F为拉力,A为横截面积。
3.冷拔力计算公式:冷拔力计算公式主要包括以下几个参数:-锥度角(α):模具的锥度角,描述模具的形状。
- 形变阻力(R):材料的形变阻力,与材料的力学性质相关,单位为帕斯卡(Pascal)。
-转变系数(K):与材料的力学性质相关,通常根据实验测得值进行计算。
冷拔力计算公式如下:F = (KπD/4) × tan(α/2) × R其中,D为圆柱体的直径。
通过上述公式计算,可以准确地确定冷拔过程中需要施加的力、材料的变形程度和应力情况,有助于保证冷拔过程的精度和质量。
1.黄琪仁,杨京鹏,《计算机辅助设计及数控技术》,机械工业出版社,2024年。
冷拔钢管的方法冷拔钢管的生产方法主要无心棒,短心棒,长心棒,游动心棒,扩拔等。
1:无心棒拔制(空拔或是无顶头拔制) :此方法是减少外径(直径)缩短生产周期,每一道的延伸系数一般不超过1.6,原因是它受到钢管强度和变形区中钢管的稳定性受到限制,影响变形区中钢管行状稳定的因数是钢管的壁厚与外径之比值即s/d),在无心棒拔制时,这个比值不得小于0.04,否侧在其它情况下延伸系数受到钢管强度的限制。
钢管在无心棒拔制时虽然是为了减少钢管的外径,但是钢管的外径在减小,壁厚也会发生变化的,壁厚的变化是由这种变形方式的应力状态所决定的。
在变形过程中,金属除了向纵向延伸外,还会产生横向流动,从而引起钢管的壁厚的变化,钢管的壁厚变化的大小取决于钢管的原始壁厚s0与原始直径D0之比值。
当s0/ D0值越大,金属横向流动的阻力就越大,此时金属纵向流动就越小,钢管的壁厚就会减小,s0/ D0值越小,金属的横向阻力就越小,这个时候金属在延伸的同时,还有横向流动,钢管的壁厚就变厚,s0/ D0相等(没有变化时)我们通常所说的钢管壁厚没有变化,此情况一般都不会出现的,除特殊的钢种才会有此现象。
前苏联研究认为,在短心棒拔制应该决定一个即时临界值:壁厚与外径的比值等于0.17,即比0.17小时壁厚减薄,比值比0.17大壁厚曾加,并规定了这种壁厚变化一般不超过原始壁厚的15%。
钢管壁厚变化值与道次减径量的大小及钢管原始壁厚有关。
对于壁厚小于1MM的管,其外径每少10Mm,壁厚曾加或是减少0.05MM,壁厚大于1MM,其外径每减少10MM,壁厚曾加或是减少0.1MM,对于厚壁2S0<d外径减少壁厚曾加,2s0≒d外径减少壁厚不变,2s0>d外径减少壁厚减少﹙d内径﹚。
无心棒拔制时,金属在变形过程中产生横向流动,而且管壁内层金属是不均匀的,直接影响钢管内在的质量,会出现内壁粗糙或是折,并且可能管子的内应力曾大,导致管子开裂,所以在生产过程中变形量要小,道次变形量为30-35%,延伸系数最大不能超过1.6﹙钢管直径越小,每道次的变形量要小,此拔制过程一般都是在¢42壁厚3mm为宜﹚。
冷轧冷拔学习总结冷轧:项目上选用的是LG40-HLS两辊冷轧管机。
冷轧机的技术参数:序号项目名称单位L G40-HLS参数1管坯外径mm φ32~φ63.52 壁厚mm 2.5~83 长度m 2~64 外径公差% ±15 弯曲度mm/m 26 壁厚公差% ±87成品管外径mm φ19~φ408 壁厚mm 1~59 外径公差% ±0.510 壁厚公差% ±511 长度m 4~2012 送进量mm /次1~813 回转方式伺服电机驱动、双回转14 送进方式伺服电机驱动、双送进15 机架行程速度次/分40~12016 正常运行速度次/分80~10017 机架行程长度mm 77218 轧辊直径mm 30019 曲柄半径mm 38520 连杆长度mm 253021 管坯回转角度度26-5722 同步齿轮模数M 1023 同步齿轮齿数Z 27.2824 同步齿轮节圆直径mm 280, 27025 最大轧辊回转角度327.6426 轧制变形区长度mm 60027 回转送进电机功率KW ~3x2528 主电机功率N KW 11029 液压工作压力MPa 1030 工艺冷却耗量m3/h 2431 轧机总重t 4532 轧机传动方向左装或右装均可33 轧制中心标高mm 80034 装料方式端部上料35 最大轧制力t 75冷轧工艺:冷轧钢管主要看的是轧辊机架的速度制度,和送进制度,还有就是模具的制作,在这里对速度制度和送进制度以及模具方面的知识加以说明:(一)速度制度:对于每一种冷轧管机,工作机架每分钟的往复次数取决于该轧机主传动的结构及其技术性能。
轧机工作机架每分钟的往复次数越多,轧制速度越快,生产率越高。
但是,轧机运动部分所承受的惯性力就越大,这样,主传动装置零部件的寿命就会下降。
考虑到动载荷的影响,大型轧机的轧制速度应比小型轧机的小一些,普通轧机的轧制速度低于装有动力矩平衡装置的轧机。
不锈钢冷拔管是一种常见的金属材料,在工业生产中被广泛应用。
冷拔管的生产过程需要经过多道工序,其中拉拔力的计算是非常重要的一环。
本文将从不锈钢冷拔管的加工工艺出发,探讨拉拔力的计算方法。
1. 冷拔管的加工工艺不锈钢冷拔管的加工工艺一般包括锻造、坯料切割、坯料加热、坯料穿孔、坯料拉拔、坯料退火、坯料酸洗、坯料冷拔等多道工序。
其中坯料拉拔是整个加工工艺中的关键环节,也是需要进行拉拔力计算的环节。
2. 拉拔力的计算公式拉拔力的计算需要考虑材料的性质、工艺参数等多个因素。
一般情况下,可以使用以下公式进行拉拔力的基本计算:F = k*S*L其中,F为拉拔力,k为材料的流变应力系数,S为截面积,L为长度。
根据不同的材料和工艺参数,k的取值范围也不同。
3. 材料性质的影响不同种类的不锈钢材料其性质各异,其流变应力系数k也会有所不同。
在进行拉拔力计算时,需要根据具体的材料情况进行调整,确保计算结果的准确性。
4. 工艺参数的影响除了材料性质外,工艺参数也会对拉拔力产生影响。
拉拔速度、温度、润滑条件等因素都会对拉拔力的大小造成影响。
在实际计算中,需要把这些因素考虑在内,综合计算出最终的拉拔力。
5. 拉拔力的实际应用拉拔力的计算不仅仅是为了理论上的研究,更重要的是为了实际生产过程中的指导。
通过准确计算拉拔力,可以调整工艺参数,优化生产流程,提高产品质量,降低生产成本,达到经济效益和社会效益的双重目的。
6. 拉拔力的监测与控制在实际生产过程中,拉拔力的监测与控制是非常重要的。
通过实时监测拉拔力的变化,可以及时发现问题并进行调整,确保生产过程的稳定性和可靠性。
通过以上对不锈钢冷拔管加工工艺中拉拔力计算的探讨,可以看出拉拔力的大小取决于材料的性质和工艺参数,需要综合考虑多种因素进行计算,以保证生产过程的稳定性和产品质量的提高。
希望本文能够对相关领域的研究和生产实践有所启发和帮助。
7. 拉拔力的实际案例分析为了更深入地理解拉拔力的计算和应用,我们可以通过一个实际的案例来进行分析。
辑.欢迎下载支持.职工技术学习资料注意保存冷拔钢管拔制力的计算宋宝湘编译希望科技服务部印2007年3月本书较详细地阐述与分析了在各种方法冷拔钢管时的作用力与应力分布状况。
根据新的轧制形理编著基础导出更正确更接近实践的计算公式。
同时列举了许多学者和科技工作者发表的有关拔制力方面的计算公式作了比较分析,经过实践拔制力的测定与对比结果。
本书推导的计算公式更接近实践值,换差较小已成为目前冷拔钢管生产与设计中应用最广泛的计算公式。
本书适用设计工者与生产技术人员应用,可供科技研究工作者与高等专科学校高年级学生参考目录引言 (1)第一章钢管伸拔与影响拔制力的因素 (6)辑.欢迎下载支持.第一节钢管伸拔的拔制力 (6)第二节影响拔制力的因素 (9)第三节现有冷拔钢管拔制力的计算公式 (11)第二章钢管在伸拔过程的作用力与应力分布 (22)第一节钢管在无芯棒伸拔过程的作用与应力分布 (22)第二节钢管在短芯棒伸拔过程的作用与应力分布 (24)第三节钢管在长芯棒伸拔过程的作用与应力分布 (26)第四节钢管在扩径伸拔过程的作用与应力分布 (27)第三章钢管在伸拔过程的拔制力计算公式的推导 (31)第一节钢管在无芯棒伸拔过程拔制力公式的推导 (31)第二节钢管在短芯棒伸拔过程拔制力公式的推导 (40)第三节钢管在长芯棒伸拔过程拔制力公式的推导 (48)第四节钢管在扩径伸拔过程拔制力公式的推导 (48)第四章钢管在伸拔过程的拔制力的测定与理编计算结果比较 (71)第一节钢管拔制力的测定方法 (71)第二节钢管在伸拔过程拔制力的理论计算结果与实际测定79 第五章各种计算拔制力公式的分析与比较 (91)第一节各种计算拔制力公式的分析与计算结果比较 (91)第二节本书推导出的计算公式的分析 (101)第三节结论 (121)辑.欢迎下载支持.主要参考书 (124)引 言无缝钢管用热轧方法比较普遍具有许多特色和优点成为当今钢管生产主要方式和发展趋势。
常见的由自动轧管机生产无缝钢管,它能制造最小尺寸外径D60~70mm ,壁厚S3~3.5mm 。
在回转导轮轧机和连轧管机上可生产外径D50mm 壁厚S2~2.5mm 钢管,倘若再经过减径机将热轧状态的钢管进行减径成外径D25~30mm ,同时管壁厚略有增厚(约0.3~0.4mm )。
减径机采用单机架传动方式已被广泛应用,并采用钢管在机架间带张应力的轧制法,使管壁不发生变化或者略带有减浍作用。
热轧方法生产钢管它的尺寸精度外径原±0.8%而壁厚原%1015+-,抵有三辊式轧机(主要用来轧制滚珠轴承管与其它要求高精度的厚壁管),可以制造比较精确尺寸的钢管。
热轧钢管由于制造方法的决定,轧制后钢管表面产生高温氧化皮使管表面留有较深的痕迹,轻微的凹面,直通及其它缺陷。
因此,为了获得表面光洁,尺寸精度较高的钢管,有时应用热轧方法不可能建到或者不能生产的钢管。
此时可采用冷拔,冷拔或冷拔冷轧联合的方法生产。
钢管冷拔方法生产无论从材质和钢级仍然可以生产制造许多规格品种,尤其关于几何形状和尺寸更多,冷拔方法可以生产医学上用辑.欢迎下载支持. 的注射针头D0.4mm,壁厚S0.15mm的不锈钢管,同样可用冷拔方法生产外径D200mm。
壁厚S25mm特大特厚高精度管。
由于冷拔方法生产工艺装备简单,投资少,操作简便,极运宜很多品种少数量,高精度短流程单机作业等特点,在我国仍有广泛的市场(尤其在我国地域辽阔,基础工业尚处于薄弱欠缺状态,小本经营的城镇企业有它独特的优势),成为大企业拾遗补漏的作用不可忽视。
钢管冷拔方法生产的特点;工序繁复,成本较高,尤其在在制造小尺寸薄壁管时需经过反复循环耗费增加,工模具有耗,人力物力(硫酸、退火、酸洗和其它工序)使金属耗费增加,工模具有耗,人力、物力(硫酸、煤气、风、水与能源等)耗费较大。
为了弥补此种方法的缺点,在先进的冷拔管厂(或车间)配置相适应是冷轧机,将冷拔和冷轧方法结合起来,得到最经济最有效的工作法。
在俄罗斯、日本、德国和西欧等国家得到普遍采用。
近年来冷拔机的构造和伸拔工艺技术均有很大的发展和改进极其良好的效果。
冷拔机的机械化和自动化操作,多根(3~5根)和多道次拔连,小口径管的卷筒连拔法以及提高伸拔速度,改善润滑条件,液层传动,高硬度质模具,带温拔制,提高每导次变形量等方法获得广泛应用取得显著成果。
随着经济建设的发展,其中心以航空工业、石油工业、造船业、化工工业、汽车制造业、水电站和核电站工业,锅炉制造业压力容器,辑.欢迎下载支持. 医疗卫生等等仍然需要大量高精度优质表面的冷拔钢管,几乎没有它会影响生产和发展。
提高冷拔管质量、数量,扩大品种和降低成本满足使用者需求仍然是冷拔钢管厂的迫切任务。
如何成效地解决这些问题,务必在生产实际中发现问题,从各方面进行试验,研究探讨。
有关各种伸拔方法制造钢管拔制力的正确理论计很少有系统试验研究探讨,因此有关这方面研究成果和科学理论文献资料十分欠缺。
现有的计算拔制力的理论公式,大部分是由伸拔钢棒和钢丝公式推导而来,仅仅将这些公式作某些修改后就用来计算钢管的拔制力,没有全面地研究改革到钢管伸拔过程特定条件和要素,如某些公式没有改革伸拔过程体应力状态的作用,仅仅根据塑性力学推导拔制公式。
又有些公式没有估计各种伸拔方法的特点和应力分布变化。
因此计算正确性差误差较大。
大部分公式其计算结果与实践测定的拔制力间有明显差别,所以这些公式很少得到实际应用。
正确的计算拔制力公式,对生产操作,机组选择,模具设计,试验研究等都有指导和参数面值。
(1)根据伸拔钢管的几何尺寸及工艺面表,正确选择拔机功率。
(2)使生产车间专业化伸拔机的功率得到充分发挥和使用。
辑.欢迎下载支持.(3)通过拔制力的计算来确定伸拔过程就钢种更合理的变形量分配,工具形状与润滑状况。
(4)应用正确的计算拔制力公式对合理编制伸拔工艺流程和设计工模具孔型等得到更确切的保障。
(5)用作伸拔过程的验算或者作伸拔机的设计依据。
为此目的:本书主要从理论上系统地分析研究各种伸拔方法在伸拔钢管时作用力分布状况。
依据塑性理论和边界条件推导出各种伸拔方法拔制力的计算公式(无芯棒、短芯棒、长芯棒与扩径伸拔等)。
并对推导的计算公式与实践测定拔制力值比较,其误差都在±10%范围内,获得比较满意结果。
可作为生产操作者,技术人员和设计工作者应用参数。
本书主要依据原苏联几、E,阿里西夫斯著的《冷拔钢管拔制力的计算》编译而成。
为了使本书更有系统性和条理性,对原书中的部分章节作了恰当删改,删除了与主题联系较远的章节,增加了一些必要内容,并在编排程序,表示符号等作了统一布置安排,使读者更使参数应用。
编者第一章钢管伸拔与影响拔制力的因素第一节:钢管伸拔的拔制力钢管冷拔目的,是使荒管道过伸拔模具获得一定形状。
辑.欢迎下载支持.精度较高的尺寸,光滑表面与性能良好的钢管。
为了实现伸拔过程,首先在荒管锤头湍作用一个拉伸的外力,此力主要抵制荒管在伸拔过程模具产生的变形力,接触表面间的摩擦力以及小部分由于金属变形转变成热能而散发掉。
由于伸拔方法的不同耗费上述两部分力的比较,也各不相同,如表(1)所示:钢管伸拔“过程”拔制力有消耗情况(表1)钢管在伸拔过程受拔制力的作用处于受应力状态。
荒管的伸拔应力即荒管由变形区出来时所受的张应力,应小荒管伸拔后金属本身的屈服强度δS即:p <δsKF式中:P——荒管拔制力(kgf)F——荒管伸拔后的横截面积(mm2)kgf)K——荒管伸拔应力(2mmkgf)δS—荒管伸拔后的屈服强度(2mm由于δs是个变量,它取决于变形量大小。
故不易计算。
一般可辑.欢迎下载支持. 采用荒管端部抗拉强度来计算。
p ≤δb即KFkgf)式中:δb——荒管端部的抗拉强度(2mmK i——该拉伸拔开始时动复荷的影响。
一般采取K i=0.8~0.9在伸拔过程荒管端部不参加变形,故δb值等定值。
为了避免伸拔过程荒管出现断头现象,伸拔应力应小或K1δb值。
正确地理解荒管在伸拔过程,伸拔应力值大小和伸拔过程能否产生荒管断头现象,也必须较精确地设计出拔制力的大小。
拔制力的确定,可以用实验法制测得或用理论分析法计算。
实验法由它的条件更接近生产实践,结果比较精确。
理论分析法在计算过程中需要改变的因素较多(如摩擦系数,金属强度极限,变形量大小等等)。
这些因素又相互作用相互影响,关系复杂,变化范围较大,故精确性较差。
实验法测定拔制力的方法较多;有用测力计或压力计,用拉力试验机或电动机能量和功率消耗来测定。
测力计可放置在伸拔小车和伸拔链之间。
亦可放置在拔模和芯棒附近,在前种情况代表指出伸拔拉力;后种情况表示出荒管对拔模的压力和芯棒的拉力。
根据仪表的实际数可以判断荒管在拉伸过程拔制力的大小。
此外,亦可根据拔机的电动机在空载和负荷时电流;电压和功率辑.欢迎下载支持.因素(Cosφ)或瓦特来确定电动机的平均功率。
用下列公式计算出拔制力P 值。
式中:r W ——伸拔时电动机的平均功率)(kWδW ——空栽时电动机的平均功率)(kWη——伸拔机的有效系数B U ——伸拔速度)(s m实验法测得的拔制力比较正确,正常生产过程由于条件限制,不可能经常应用仪表来测定拔制力。
因此,在验算拔制力时,亦常常来用经验公式或理论分析法,由影响拔制力的因素较多。
计算结果往往不够精确。
但是使用简便仍然可以作为选择伸拔机或设计伸拔机参数。
第二节 影响拔制力的因素伸拔过程影响拔制力的因素较多,根据许多科学工作者与实际生产操作者研究结果,其中有些因素是有利于伸拔过程的进行。
而另些因素恰恰相反增添了伸拔的难度。
伸拔过程与伸拔金属的性能,热处理,每道次的变形量伸拔速度。
荒管与模具间的摩擦,润滑,几何尺寸以及模具形状等都有密切关系。
荒管的材质,化学成份与组织结构不同,则它的机械性能亦各不相同,直接影响拔制力的大小。
如伸拔20号碳素钢和36Mn2Si 荒管的拔制力一定比120号钢大得多,原因主要由于两种材质的机械性能辑.欢迎下载支持. 绝缘不同的缘故。
荒管在伸拔过程产生加工硬化现象,使变形阻力增加可塑性降低,差继续伸拔则拔制力继续增大,促使荒管内应力增大容易产生裂纹或裂口缺陷,对壁厚不均匀的荒芜管无敏感,为了消除伸拔后荒管的内应力,应及时退火处理。
伸拔模具形状,主要是伸拔外模形状(即工作带宽度及伸拔角大小)。
工作带宽度对拔制力的影响是随着荒管变形量的减小而增加。
因为小变形量时,荒管主要受强制变形的压应力状态下进入工作带,荒管与工作带之间产生外摩擦力使拔制力增加。
伸拔角α角太大,会使荒管弯曲变形增大相应地变形应力增加,使拔制力增大。
而且伸拔角α过大会使润滑条件变坏,引起摩擦系数增大也会使拔制力增大。
差α角过小,在相同变形量条件下,比α角大时接触面积增大,使摩擦力增加,从而使拔制力增大。