所謂專減壁厚拔管，就是管坯在不減徑的條件下，實(shí)現(xiàn)直接減壁拔制。它克服了傳統(tǒng)工藝中不減徑無(wú)法進(jìn)行拔管和在強(qiáng)迫減徑條件下，由于金屬產(chǎn)生的縱向縐折及在變形區(qū)發(fā)生橫向彎曲變形而發(fā)生縱(橫)向裂紋的可能性，為在有效地減小壁厚的基礎(chǔ)上，同步獲得拔管內(nèi)孔尺寸的公差精度高等級(jí)及表面粗糙度值低的高精密冷拔鋼管創(chuàng)造了有利條件。對(duì)于減少多余功、節(jié)約能源和原材料、提高缸筒制品的生產(chǎn)效率，也頗具實(shí)際意義。
本世紀(jì)80年代中期以來(lái)，專減壁厚拔管技術(shù)在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。但是前人繁多的拔制力計(jì)算公式，都是在減徑減壁的受力狀態(tài)條件下推導(dǎo)的，而且經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)公式較多，不適用于計(jì)算專減壁厚拔管的拔制力。
1.拔制變形力分析
在專減壁厚拔管拔制過(guò)程中，拔模與芯棒和金屬的接觸表面分為塑性變形區(qū)和彈性變形區(qū)兩個(gè)區(qū)域。拔管前，固定芯棒和拔模分別直接貼入預(yù)先加工成錐形的管坯頭部，造成拉拔時(shí)管子的直徑不變，只是壁厚改變。隨著夾持裝置拉拔鋼管前進(jìn)的位移增加，芯棒與拔模和金屬的接觸面積逐步增大，形成變形區(qū)。由于沒(méi)有周向應(yīng)變，故可視為平面應(yīng)變問(wèn)題。但在變形區(qū)受到變形結(jié)束之后的金屬，進(jìn)入定徑帶內(nèi)其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系仍遵循虎克定律。因此，按照彈性卸載定律，這部分金屬仍處于彈性變形狀態(tài)，力在徑向擴(kuò)張。根據(jù)以上分析，拔制力應(yīng)等于克服變形區(qū)內(nèi)金屬的拉拔應(yīng)力和定徑帶內(nèi)金屬移動(dòng)阻力之和。
2.定徑帶金屬移動(dòng)阻力計(jì)算
經(jīng)過(guò)變形區(qū)變形之后的鋼管，進(jìn)入定徑帶內(nèi)不再承受塑性變形。但這部分金屬仍處于彈性變形狀態(tài)下作整體移動(dòng)，力圖在徑向漲大，因而受到定徑帶拔模與芯棒的徑向壓力。
3.理論計(jì)算與實(shí)測(cè)拔制力比較
用20號(hào)鋼、27SiMn鋼熱軋管，擬定成兩組，分別在1470kN和2450kN高剛度預(yù)應(yīng)力液壓冷拔機(jī)上進(jìn)行正常拔管測(cè)壓試驗(yàn)。其實(shí)測(cè)拔制力數(shù)據(jù)與公式計(jì)算出的拉拔應(yīng)力、移動(dòng)阻力及總拔制力數(shù)據(jù)比較。數(shù)據(jù)表明，公式計(jì)算出的拔制力與實(shí)測(cè)值比較，計(jì)算結(jié)果平均大于實(shí)測(cè)值1%左右，可見(jiàn)計(jì)算公式有足夠的計(jì)算精度，其誤差的主要原因與摩擦系數(shù)值選取、測(cè)壓表讀數(shù)誤差有關(guān)；金屬在變形區(qū)的拉拔應(yīng)力與定徑帶中的移動(dòng)阻力之比，約為9:1的關(guān)系，即鋼管通過(guò)定徑帶所需的拉力約占整個(gè)拔制力的10%左右，其值的大小與定徑帶長(zhǎng)度、拔管壁厚關(guān)系極大，而定徑帶長(zhǎng)度的選取，則與鋼管拔后的公差精度、直線度相關(guān)。
在通常情況下，影響拔制力大小的因子較多。其中如拔模角和變形率等工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)選擇，均與拔后鋼管的尺寸精度、粗糙度值及綜合力學(xué)性能關(guān)系密切。因此，在拔制能力富余時(shí)，并非主要考慮對(duì)象。(圖/文www.n9955.com)