在由两个同向旋转且辊轴交叉倾斜的轧辊、两块导板(或导盘)以及顶头构成的孔型中把实心管坯穿轧成空心毛管的工序(见管坯穿孔)。1884年由德国曼内斯曼(R.&M.Mannesmann)兄弟发明。他们在锻道圆坯的实践中发现,圆坯在边旋转边压缩的过程中,中心会出现破裂,形成不规则的小孔——孔腔(cav1ty),由此得到启发,设想用二辊斜轧法来生产无缝管。开始采取无顶头斜轧,获得的管子内孔很小且很粗糙,不能应用,后来改为加顶头斜轧获得了成功。后人又对导向工具、轧辊形状和数量等做了改进,相继出现了带导盘的二辊斜轧穿孔、三辊斜轧穿孔、菌式穿孔机穿孔以及盘式穿孔机穿孔等。
二辊斜轧穿孔机的变形区大致可分为4个区域(见图)。
1区主要作用是为穿孔做准备和顺利地实现一、二次咬入(见斜轧穿孔原理)。由于轧辊入口锥表面有锥度,沿穿孔方向(轴向)前进的管坯逐渐在径向受压缩,被压缩部分的金属一部分向横向(导板方向)流动,使坯料断面由圆形变成椭圆形,而表层金属向轴向延伸,因此在坯料前端会形成一个喇叭口状的凹陷,此凹陷和定心孔一起保证了穿孔时顶头鼻部对准坯料中心,以减小毛管前端的壁厚不均。
Ⅱ区为穿孔区。主要作用是穿孔,即使实心坯变成空心的毛管。该区从金属与顶头相遇开始到与顶头圆锥带始端接触为止,主要是压缩壁厚,被压缩的金属向横向和纵向流动,但横向流动受到导板的限制,所以纵向延伸变形是主要的。在穿孔机上穿孔毛管可有很大的延伸系数, 到5以上,这是斜轧穿孔的特点。
Ⅲ区为展轧区。该区顶头母线和轧辊母线近似平行,主要作用是展轧(均整)管壁,改善管壁的尺寸精度和内外表面质量。
Ⅳ区为转圆区。该区的作用是靠轧辊旋转加工把椭圆形的轧件转圆。该区长度很短,变形属塑性弯曲变形
用轧制、挤压、拉拔、锻造、焊接等方法生产圆形和各种异形断面的中空材。管材根据不同的用途,一般分为以下几大类:(1)管线管,用于流体和粒状固体的输送管道;(2)热交换用管,通过管壁进行内外热交换,如锅炉管、化工用管等;(3)石油地质用管,如石油、天然气和地质的钻采用管、石油钻井的套管和油管等;(4)结构用管,用于制作各种机器零件、各种机械架体和构筑物件等;(5)其他,如电缆用管、高压容器用管等。按生产方法分,有热轧无缝管、焊接管、冷加工管等。按断面形状分,有圆管和异形管。按纵断面形状分,有等断面管和变断面异形管。按管材材质分,有各种有色金属及其合金管、碳素结构精密钢管、合金结构精密钢管、高合金精密钢管、复合材料管(钢与不锈钢、钢与有色金属、钢与塑料)、镀层管、涂层管等。按管材外径与壁厚之比D/S分,有特厚管(D/S<10)、厚壁管(D/S=10~20)、薄壁管(D/S=20~40)、极薄壁管(D/S>40)。
无缝精密钢管要进行力学性能测试。力学性能测试方法主要分两类,一类是拉伸试验,一类是硬度试验。
拉伸试验是将无缝精密钢管制成试样,在拉伸试验机上将试样拉至断裂,然后测定一项或几项力学性能,通常仅测定抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和断面收缩率。拉伸试验是金属材料最基本的力学性能试验方法,几乎所有的金属材料,只要对力学性能有要求,都规定了拉伸试验。特别是那些形状不便于进行硬度试验的材料,拉伸试验成为 的力学性能检测手段。
硬度试验是将一个硬质压头按规定条件缓慢压入试样表面、然后测试压痕深度或尺寸,以此确定材料硬度的大小。硬度试验是材料力学性能试验中最简单、最迅速、最易于实施的方法。硬度试验是非破坏性的,材料硬度值与抗拉强度值之间有近似的换算关系。材料的硬度值可以换算成抗拉强度值,这一点具有很大的实用意义。
由于拉伸试验不便于测试,并且由硬度换算到强度很方便,因此人们越来越多地只测试材料硬度而较少测试其强度。特别是由于硬度计制造技术的不断进步和推陈出新,一些原来无法直接测试硬度的材料,如无缝精密钢管、不锈钢板和不锈钢带等,现在都已经可能直接测试硬度了。所以,存在一个硬度试验逐渐代替拉伸试验的趋势。
精密钢管复合管、大口径涂敷精密钢管
钢塑复合管以热浸镀锌精密钢管作基体,经粉末熔融喷涂技术在内壁(需要时外壁亦可)涂敷塑料而成,性能优异。与镀锌管相比,具有抗腐蚀、不生锈、不积垢、光滑流畅、清洁无毒,使用寿命长等优点。据测试,钢塑复合管的使用寿命为镀锌管的三倍以上。与塑料管相比,具有机械强度高,耐压、耐热性好等优点。由于基体是精密钢管,所以不存在脆化、老化问题。可广泛应用于自来水、煤气、化工产品等流体输送及取暖工程,是镀锌管的升级换代产品。由于其安装使用方法与传统的镀锌管基本相同,管件形式也完全相同,而且能代替铝塑复合管在大口径自来水输送上发挥作用,深受用户欢迎,已成为管道市场 竞争力的新产品之一。
涂敷精密钢管是在大口径螺旋焊管和高频焊管基础上涂敷塑料而成, 管口直径达1200mm,可根据不同的需要涂敷聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、环氧树脂(EPOZY)等各种不同性能的塑料涂层,附着力好,抗腐蚀性强,可耐强酸、强碱及其它化学腐蚀,无毒、不锈蚀、耐磨、耐冲击、耐渗透性强,管道表面光滑,不粘附任何物质,能降低输送时的阻力,提高流量及输送效率,减少输送压力损失。涂层中无溶剂,无可渗出物质,因而不会污染所输送的介质,从而保证流体的纯洁度和卫生性,在-40℃到+80℃范围可冷热循环交替使用,不老化、不龟裂,因而可以在寒冷地带等苛刻的环境下使用。
大口径涂敷精密钢管广泛应用于自来水、天然气、石油、化工、医药、通讯、电力、海洋等工程领域。
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精密钢管生产方式:
(10)流体动力润滑拔管。图9为流体动力润滑拔管的示意图。拔管时在拔管模前安装一个压力管,压力管具有一定的长度lH,其内壁与管料外表面之间只存在较小的间隙。拔制过程中,润滑剂由向前移动的管材携带通过压力管到达变形区前。由于压力管内壁与管材表面之间的间隙较小,而拔制后随管材一起离开变形区的润滑剂又比较少,因此,润滑剂在通过压力管时受到强力的挤压,润滑膜的压力P逐渐升高,这就是流体动压的效应,它是建立流体动力润滑拔制的物理基础。若在变形区前润滑膜的压力达到足以使管材表面和模壁分开,使两者之间完全充满润滑剂,形成液体摩擦,这样可大大改善润滑条件,达到降低拔制力提高道次变形量以及减少模具消耗的目的。实现流体动力润滑拔管的基本条件是:有一个具有一定长度的压力管,拔制速度较高,使用粘度较高的润滑剂。流体动力润滑主要用于无芯棒拔管。
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