用冷加工法制造超薄壁金属管的方法技术

本发明专利技术提供一种用冷加工法制造超薄壁金属管的方法。在使用皮尔格冷轧机制造金属管的方法中，用具有直径从轧辊的啮入入口侧朝加工出口侧扩大的锥状孔型的轧辊、和直径从啮入入口侧朝加工出口侧扩大的锥状芯棒，一边扩径一边进行冷轧，由此可获得惊人的壁厚减小；此外，在使用拉床制造金属管的方法中，用直径从啮入入口侧朝加工出口侧扩大的整体模、和直径从上述拉模的入口侧朝出口侧扩大的顶头或锥状芯棒，一边扩径一边进行冷拔，由此可获得惊人的壁厚减小。在上述金属管的制造方法中，顶头或锥状芯棒的加工最大直径可以大于管坯外径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属管的冷加工方法 大了金属管的薄壁方面的可制造范围 薄壁金属管的方法。
技术介绍
当金属管在经热加工状态下不能满足品质上、强度上或尺 寸精度上的要求时，要纟皮送入冷加工工序。作为冷加工工序， 通常有使用拉模和顶头、或拉模和芯棒的冷拔法、以及使用皮 尔格冷轧机的冷轧法。在使用皮尔格冷轧机的冷轧法中，在具有直径沿圆周方向 逐渐缩小的锥状孔型的 一对轧辊、和同样是直径逐渐缩小只不 过是沿长度方向缩小的锥状芯棒之间对管坯进行减径轧制。即， 在一对轧辊的圆周上切出孔型，其形状要使孔型随轧辊的旋转 而变窄。轧辊一边旋转一边沿芯棒的锥度反复前进及后退，在 轧辊和芯棒之间对管坯进行轧制。("第3版钢铁便览第3巻(2) 棒钢 钢管 轧制通用设备"等)。图l为表示皮尔格冷轧机的轧制原理的图，图l(a)为往程开 始点的说明图，图l(b)为返程开始点的说明图。如图l所示，皮 尔格冷轧机根据管坯l的外径及壁厚尺寸(分别为图中的do及to) 以及成品轧管5的外径及壁厚尺寸(分别为图中的d及t),使用一,特别是提供飞跃性地扩 、并且用冷加工法制造超对具有孔型直径乂人轧辊的啮入入口侧朝加工出口侧逐渐减小的锥状孔型3的轧辊2、和芯棒直径同样/人啮入入口侧朝加工出口 侧逐渐减小的锥状芯棒4 ，反复进行 一 边使管坯1减径 一 边减小 壁厚的往复轧制工序。在该往复运动的往程开始点及返程开始点，间歇'性地使管 材(管坯1)旋转约60。角以及前进(进给)5~15mm，反复轧制 新的部分。使用皮尔格冷轧机进行冷轧，管材的加工度极高，可以拉 伸约10倍之多，并且对管壁不均的矫正效果也4艮大，此外，不 需要缩径工序，具有成品率高的优点。但是，反过来与冷拔法 相比也存在生产率极低的缺点，因此，主要适于对原料费高、 且在中间处理中需要成本的不锈钢钢管、高合金钢管等高级管 进行冷加工。另外，在拉铜业界中，使用3辊型钢轧机轧制实 现了高效率生产，皮尔格冷轧机已成为拉铜事业中最核心的制 造流程。在冷拔法中，用缩口机对管坯的管端进行缩口 ，通过进行 酸洗除去表面氧化皮等后进行润滑处理，再将管坯的管端从拉 模中穿过进行拔制。冷拔法有顶头拉伸、游动顶头拉伸、芯棒 拉伸、还有空拉，这些全都是利用拉模来进行减径加工的。图3为以往的减径拔制法的说明图，图3 (a)表示顶头拉伸， 图3(b)表示芯棒拉伸。图3(a)所示的顶头拉伸是最通常的拔制法，该方法是将由 顶头支承杆24支承着的顶头23插入到管坯1内，用夹头6夹住管 坯1的管端使管坯1从拉模22中通过，沿以图中的附图标记X表 示的箭头方向进行拉拔。该方法便于更换顶头、操作性也很出 色，也可获得较大的加工度。此外，图3(b)所示的芯棒拉伸是将芯棒25插入到管坯l内，与上述方法相同，使管坯1从拉模22中通过进行拉拔的方法。 该方法由于利用芯棒25对管的内表面进行加工，因此，即使是 细径管也能制造出内表面亮丽、且尺寸精度高的制品，用于制 造原子能用等高级管。冷拔所使用的拉床大部分是用电动机驱动的链式拉床，除 此之外也有油压式的、水压式的。在金属管的冷拔工序中，在管材料的外表面与拉模表面之 间，以及在管材料的内表面与顶头外表面、或管材料的内表面 与芯棒外表面之间存在摩擦阻力，由于要克服这些摩擦阻力而 进行拔制，因此，在管材料上沿长度方向产生张力。当该张力 除以拔制后的截面积所得的张力应力变高时，则管开始被拉细， 若张力应力达到管材料的变形阻力，管便会断裂。当然，管的 壁厚越薄、长度方向上的张力应力就越大，管就越容易断裂， 因此，壁厚减小率自然有限度。所以，壁厚减小率大的拔制需 要增加拔制次数反复进行拔制操作，每次拔制都需要进行润滑 操作，导致成本高。此外，在管材料加工硬化显著时，还需要 进行退火作业。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而作成的，其课题在于，提出能飞 跃性地扩大金属管的薄壁方面的可制造范围的、用冷加工法制 造超薄壁金属管的方法。另外，虽然本专利技术以薄壁的主要是无 缝金属管为对象，但是在薄壁的焊接金属管中有时会在焊接部 或热影响部产生壁厚不均匀而需要对壁厚进行矫正，因此，本 专利技术的对象也包括焊接金属管。为了解决上述课题，本专利技术人基于以往的问题点进行研究， 得到了下述见解，从而完成了本专利技术。通常，管材塑性加工中的壁厚加工是通过沿管的长度方向 对管材料进行拉伸加工来完成的。即，在管材的冷轧中，在孔 型轧辊和锥状芯棒之间进行壁厚加工的情况下， 一 边减径 一 边 轧制，沿长度方向进行拉伸。此外，在管材的冷拔中，在拉模与顶头、或拉模与芯棒之 间进行壁厚加工的情况下， 一边减径一边拔制，沿长度方向进 行拉伸。这样，由于只沿长度方向进行拉伸，因此，壁厚压下 量受到限制，难以实现薄壁化。对此，本专利技术人解释成，由于在对管材进行塑性加工而压 薄壁厚时，只沿长度方向进行拉伸，因此，壁厚压下量受到限 制，难以进一步实现薄壁化，本专利技术人认为，若在使用皮尔格 冷轧机压薄管材的壁厚时，在沿长度方向进行拉伸的同时也沿 管周方向进行拉伸，则可避免上述问题。顺便对使用环形材料 轧机轧制环状品这样的极端情况进行了研究，由于环状材料只沿环周方向祐U立伸、而不沿长度方向(轴心方向)祐j立伸，因 此，能不受限制地压薄壁厚。在皮尔格冷轧机中，为了使管材一边沿管周方向延伸一边 沿长度方向延伸，只要使用孔型直径从轧辊的啮入入口侧朝加 工出口侧逐渐扩大的锥状轧辊孔型、和芯棒直径同样从啮入入 口侧朝加工出口侧逐渐扩大的锥状芯棒， 一边使管材料扩径一 边减小壁厚地进行拉伸轧制即可。此时，只要使用具有至少大 于管坯外径的加工最大直径的锥状芯棒，便能可靠地使管坯扩 径。此外，在拔制工序中，为了使管材一边沿管周方向延伸一 边沿长度方向延伸，只要利用顶头或芯棒 一 边扩径 一 边拔制即 可。只要使用具有至少大于管坯外径的内表面限制直径的顶头 或芯棒，便能可靠地使管坯扩径。如上所述，当一边使管坯扩径一边进行拔制时，虽然壁厚 变薄，但由于增大了圆周方向上的周长，因此，也具有不会过 分减小管材料的截面积、从而能减小拔制时的张力应力这样的 优点。本专利技术是基于上述见解而完成的，其主旨在于用下述 (1)~(3)所示的冷加工法制造超薄壁金属管的方法。(1) 一种用冷轧法制造超薄壁金属管的方法，该方法为使用 皮尔格冷轧机制造超薄壁金属管的方法，其特征在于，根据管 坯及成品轧管的外径及壁厚尺寸，使用 一对具有孔型直径从轧 辊的啮入入口侧朝加工出口侧逐渐扩大的锥状孔型的轧辊、和 芯棒直径同样乂人啮入入口侧朝加工出口侧逐渐扩大的锥状芯 棒， 一边扩径一边减小壁厚地进行拉伸轧制。(2) —种用冷拔法制造超薄壁金属管的方法，该方法为使用 拉床制造超薄壁金属管的方法，其特征在于，将对管的一端实 施了扩口加工的管坯插入到拉才莫直径从啮入入口侧朝加工出口 侧逐渐扩大的整体模内，再将顶头或芯棒直径从拉模的啮入入 口侧朝加工出口侧逐渐扩大的顶头或锥状芯+奉插入到管坯内， 用夹头夹住实施了扩口加工的部分，沿从啮入入口侧朝加工出 口侧的方向拉拔管坯，由此，在整体模与顶头、或整体模与锥 状芯棒之间 一 边扩径 一 边减小壁厚地进行拉伸。(3) 根据上述(l)或(2)所述的用冷加工法制造超薄壁金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用冷拔法制造超薄壁金属管的方法，该方法为使用拉床制造超薄壁金属管的方法，其特征在于，将对管的一端实施了扩口加工的管坯插入到拉模直径从啮入入口侧朝加工出口侧逐渐扩大的整体模内，再将顶头或芯棒直径从拉模的啮入入口侧朝加工出口侧逐渐扩大的顶头或锥状芯棒插入到管坯内，用夹头夹住实施了扩口加工的部分，沿从啮入入口侧朝加工出口侧的方向拉拔管坯，由此，在整体模与顶头、或整体模与锥状芯棒之间一边扩径一边减小壁厚地进行拉伸。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林千博，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]