無縫鋼管二輥斜軋穿孔機及穿孔過程

無縫鋼管二輥斜軋穿孔機及穿孔過程

二輥斜軋穿孔機及穿孔過程
今天在無縫鋼管生產過程中,穿孔工藝被廣泛應用而且非常經濟  。1886年德國的曼內斯
曼兄弟申請了用斜輥穿孔機生產管狀斷面產品的專利。專利中描述了金屬變形時內部力的作
用和使用兩個或多個呈錐形的軋輥進行穿孔，因此被稱作曼內斯曼穿孔過程。
由R.C 斯蒂菲爾發(fā)明的導板使得穿孔后的毛管長度得到增加。后來狄舍爾發(fā)明了導盤，
使穿孔效率得到更大提高。在1970年出現(xiàn)了錐形輥的穿孔機  ，它比以前的穿孔機在金屬的
變形上有明顯的改進。
在無縫鋼管生產中,穿孔工序的作用是將實心的管坯穿成空心的毛管。穿孔作為金屬變
形的第一道工序，穿出的管子壁厚較厚、長度較短、內外表面質量較差，因此叫做毛管。如
果在毛管上存在一些缺陷，經過后面的工序也很難消除或減輕。所以在鋼管生產中穿孔工序
起著重要作用。
當今無縫鋼管生產中穿孔工藝更加合理,穿孔過程實現(xiàn)了自動化。
斜軋穿孔整個過程可以分為三個階段
第一個不穩(wěn)定過程--管坯前端金屬逐漸充滿變形區(qū)階段，即管坯同軋輥開始接觸（一次
咬入）到前端金屬出變形區(qū)，這個階段存在一次咬入和二次咬入。
穩(wěn)定過程--這是穿孔過程主要階段，從管坯前端金屬充滿變形區(qū)到管坯尾端金屬開始離
開變形區(qū)為止。
第二個不穩(wěn)定過程—為管坯尾端金屬逐漸離開變形區(qū)到金屬全部離開軋輥為止。
穩(wěn)定過程和不穩(wěn)定過程有著明顯的差別，這在生產中很容易觀察到的。如一只毛管上頭
尾尺寸和中間尺寸就有差別，一般是毛管前端直徑大，尾端直徑小，而中間部分是一致的。
頭尾尺寸偏差大是不穩(wěn)定過程特征之一。造成頭部直徑大的原因是：前端金屬在逐漸充滿變
形區(qū)中，金屬同軋輥接觸面上的摩擦力是逐漸增加的，到完全充滿變形區(qū)才達到最大值，特
別是當管坯前端與頂頭相遇時，由于受到頂頭的軸向阻力，金屬向軸向延伸受到阻力，使得
軸向延伸變形減小，而橫向變形增加，加上沒有外端限制，從而導致前端直徑大。尾端直徑
小，是因為管坯尾端被頂頭開始穿透時，頂頭阻力明顯下降，易于延伸變形，同時橫向展軋
小，所以外徑小。
生產中出現(xiàn)的前卡、后卡也是不穩(wěn)定特征之一，雖然三個過程有所區(qū)別，但他們都在同
一個變形區(qū)內實現(xiàn)的。變形區(qū)是由軋輥、頂頭、導盤（導板）構成。見圖4-1。
從圖中可以看出，整個變形區(qū)為一個較復雜的幾何形狀，大致可以認為，橫斷面是橢圓
形，到中間有頂頭階段為一環(huán)形變形區(qū)�？v截面上是小底相接的兩個錐體，中間插入一個弧
形頂頭。
變形區(qū)形狀決定著穿孔的變形過程，改變變形區(qū)形狀（決定與工具設計和軋機調整）將
導致穿孔變形過程的變化。穿孔變形區(qū)大致可分為四個區(qū)段，如圖4-2所示  。
Ⅰ區(qū)稱之為穿孔準備區(qū)，（軋制實心圓管坯區(qū)）。Ⅰ區(qū)的主要作用是為穿孔作準備和順
利實現(xiàn)二次咬入。這個區(qū)段的變形特點是：由于軋輥入口錐表面有錐度，沿穿孔方向前進的
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管坯逐漸在直徑上受到壓縮，被壓縮的部分金屬一部分向橫向流動，其坯料波面有圓形變成
橢圓形，一部分金屬軸向延伸，主要使表層金屬發(fā)生形變，因此在坯料前端形成一個“喇叭
口”狀的凹陷。此凹陷和定心孔保證了頂頭鼻部對準坯料的中心，從而可減小毛管前端的壁
厚不均。
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