錐形模短芯棒冷拔鋼管和許多其它壓力加工方式一樣。由于缺乏矯直機(jī)理論基礎(chǔ)及有效的研究手段，使得工藝上不盡合理，普遍存在一些質(zhì)量問題。如芯棒的振動導(dǎo)致鋼管表面產(chǎn)生抖紋。對錐形模短芯棒冷拔鋼管過程中產(chǎn)生抖紋的機(jī)理及條件進(jìn)行了深入的理論分析，發(fā)現(xiàn)抖紋產(chǎn)生的主要原因是芯棒與鋼管之間的非線性干摩擦力導(dǎo)致芯棒產(chǎn)生自激振動：鋼管的拉拔速度及鋼管表面的潤滑狀態(tài)是決定芯棒的靜平衡位置是否穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，求出了芯棒靜平衡位置由穩(wěn)定向不穩(wěn)定(周期振動)轉(zhuǎn)化的拉拔速度的臨界值。提高拉拔速度可將干摩擦阻尼力轉(zhuǎn)化為粘性阻尼力，同時也使拉拔速度遠(yuǎn)離臨界點，從根本上消除芯棒的振動即鋼管的抖紋。
芯棒靜平衡位置為不穩(wěn)定的焦點，即若芯棒由于擾動偏離靜平衡位置，芯棒振動的幅值和速度會不斷加大。在原點附近，零等傾線位于一三象限，表明芯棒與鋼管之間的阻尼為負(fù)阻尼。若芯棒因擾動偏離靜平衡位置，相點(x，y)為平面上的點。x為芯棒相對平衡位置的位移，y為芯棒振動的速度沿螺線向外運動。振幅不斷增大。當(dāng)相點到達(dá)輔助曲線的水平段。即芯棒與鋼管的相對速度為零。這時芯棒與鋼管一起做勻速運動，待芯棒的彈性恢復(fù)力隨芯棒的變形加大足以克服靜摩擦力時。芯棒開始相對鋼管向后滑動，并在摩擦力的作用下不斷減速，直至相對速度為零。鋼管再次咬住芯棒一起運動，如此形成了相跡為相平面的極限環(huán)，此極限環(huán)表明芯棒產(chǎn)生了自激振動即穩(wěn)定的周期振動。
鋼管與芯棒之間的阻尼為正阻尼，芯棒靜平衡位置為穩(wěn)定的焦點。冷拔過程中若芯棒由于擾動偏離靜平衡位置，其振動會很快衰減掉，仍回到其原有的靜平衡位置。
實際生產(chǎn)中出現(xiàn)抖紋的條件分析
(1)鋼管拉拔過程中，若外界電壓或電流波動(下降)較大時。導(dǎo)致拉拔力及拉拔速度的降低，當(dāng)降到一定程度時，芯棒即出現(xiàn)振動，顯然拉拔速度存在臨界值，與理論分析結(jié)果相一致。
(2)生產(chǎn)中，看鋼管酸洗去銹過程進(jìn)行得徹底。涂層處理后在鋼管表面形成一層完好的濕潤狀態(tài)的潤滑膜，則不會出現(xiàn)抖紋。若潤滑層風(fēng)干或脫落，涂層工序?qū)е聺櫥瑢硬痪蛩嵯床粡氐住＠芜^程中由于芯膜位置變化或鋼管變形不均會導(dǎo)致潤滑膜被擠落。只要出現(xiàn)上述情形之一，在實際的拉拔中芯棒就會產(chǎn)生振動。上述情況均屬于在鋼管的表面出現(xiàn)了干摩擦力，理想的摩擦狀態(tài)(粘性阻尼)遭到破壞。
消除芯棒振動的方法
芯棒的振動屬于系統(tǒng)的自激振動，其產(chǎn)生的根本原因是芯棒與鋼管的接觸面上存在有非線性干摩擦力。因此采用優(yōu)質(zhì)的潤滑劑，將干摩擦轉(zhuǎn)化為粘性摩擦，芯棒的振動自然消失。
鋼管拉拔速度的提高可使芯棒與鋼管之間的干摩擦阻尼力轉(zhuǎn)化為粘性阻尼。鋼管的拉拔過程是金屬的塑性變形過程。鋼管在拉拔力、模具工作錐的壓力和模具間的摩擦力作用下，產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形。同時產(chǎn)生大量的變形熱和摩擦熱，拉拔速度越高。單位時間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量高。當(dāng)模具中的熱量達(dá)到潤滑劑的軟化溫度時，潤滑劑受熱軟化，變成一種粘稠的流體。這種流體附著在鋼管表面，可起到良好的潤滑作用，從而將鋼管與芯棒之間的干摩擦阻尼力轉(zhuǎn)化為粘性阻尼。較高的拉拔速度在一定程度上可彌補(bǔ)涂層工序及酸洗去銹工序的不足，避免芯棒產(chǎn)生振動及鋼管的抖紋。
通過理論分析及實驗研究證明了拉拔力不是一個固定的值，而是隨著拉拔速度的提高而下降。當(dāng)模具的結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)、鋼絲表面狀態(tài)和潤滑
劑的性能不變時，由于拉拔速度提高可增加鋼絲對潤滑劑的機(jī)械黏著力和物理化學(xué)吸附作用，從而減小了鋼絲與模具之間的摩擦阻力，使得拉拔力隨著拉拔速度的提高而下降。(圖/文www.n9955.com)