[发明专利]大口径管材挤拔减壁方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大口径管材挤拔减壁方法，属于塑性加工领域。

背景技术

高合金钢以及铜、铝、镁合金等管材需采用挤压技术生产，并且管材的挤压力和成材率与管材壁厚密切相关。例如：用带冒口的钢锭做原材料，挤压Φ550×60×7500的P91钢管，其挤压力3.0万吨、材料利用率60%，而Φ550×30×7500钢管的挤压力3.3万吨、材料利用率48%；Φ550×30×12500钢管的挤压力3.9万吨、材料利用率50%。若能将一定规格的厚壁管坯通过减壁加工成相对薄的管材，对于扩大现有设备的生产能力、提高材料利用率具有重要意义。冷拔法可以生产其它生产形式无法得到的小直径薄壁管材, 并具有冷拔机结构简单,制造容易,投资少,产品品种多,范围广,更换灵活,工具消耗少等优点。尽管冷拔工艺分长顶头拔制、短顶头拔制、无顶头拔制及扩拔等多种工艺形式，但减壁效率均较低。而近几年兴起的热扩管技术，在扩径的同时可起到一定的减壁作用，但该工艺受变形过程中的应力状态局限，其产品不能运用于重要承载构件。

因此，在现有拔制技术的基础上进行技术创新，在保持拔制设备投资少、产品质量好、适合多品种小批量生产的前提下，大幅提升减壁效率是一项急需解决的现实问题。

发明内容

本发明的目的是针对传统拔制技术的局限，在管坯上同时作用推挤力和拉拔力,形成一种适合多品种小批量生产、投资少、质量好的大口径管材挤拔减壁方法。

技术解决方案：

本发明在管坯上同时作用推挤力和拉拔力,挤拔减壁率较单独拔制提高1倍以上，高达45%。

大口径管材挤拔减壁方法，其特征在于，在壁厚δ₀的管坯上同时作用推挤力F₁和拉拔力F₂,将管坯减壁到δ₁,短芯头单道次减壁率η=[(δ₀-δ₁)/δ₀]较单独拔制提高1倍以上，高达45%。

大口径管材挤拔减壁方法，包括如下步骤：

1）对一定规格壁厚δ₀的管坯进行端头预处理，处理后的管坯壁厚δ₁ ；预处理段长度保证将管坯头部挤出模具的模口≥100mm,并在预处理段上制拔制承载孔；

2）将挤拔模、芯杆和端头预处理的管坯定位，仅在管坯尾部作用推挤力，将管坯头部挤出挤拔模模具的模口≥100mm；

3）将挤出模口的管坯头部用拔制钳口夹注，同时在管坯尾部作用推挤力F₁、在管坯头部作用拔制力F₂，拔制速度与推挤速度按要求匹配，完成管材高效减壁作业。

进一步：将管坯头部挤出模口≥100mm，推挤速度≥5mm/s。

进一步：壁厚δ₀的管坯与挤拔模具和芯头之间进行润滑，摩擦系数≤0.12。

进一步：挤拔模具模角α和芯头锥度β在为15 o -45o,且α=β。

采用本发明保留了拔制技术设备结构简单,投资少, 产品品种多，更换灵活等优点。在拔制的同时施加挤推力，克服了拔制力过大造成的材料断裂问题，大幅提高减壁效率，有效解决多规格、小批量大口径管材高效减壁难题。对于提高诸如超（超）临界机组用高端大口径无缝钢管等管材综合材料利用率、降低生产成本具有重要意义。

附图说明

图l为本发明结构示意图；

图2为管坯上仅作用挤压力时的结果图；

图3为管坯上仅作用拔制力时的结果图；

图4为管坯上同时作用推挤力和拉拔力时的结果图。

具体实施方式

实施例1

生产φ550х30х12500mm的P91材质管材

1、选择(或可制造)符合技术要求的φ560х50х7500mm的一支P91管坯1；

2、头部预处理，将管坯1头部(长度ｌ）加工成φ550х30 mm，加工段与未加工段锥度15 o -45o过渡；

3、将挤拔模3、芯杆2和端头预处理的管坯1定位，仅在管坯1尾部作用推挤力，将管坯头部挤出模口≥100mm，推挤速度≥5mm/s；

4、将挤出模口的管坯头部用拔制钳口夹注，同时在管坯尾部作用推挤力、在管坯头部作用拔制力，推挤速度≥5mm/s，拔制速度与推挤速度按要求匹配，完成管材高效减壁作业；挤拔过程中对管坯预变形区进行感应加热，加热温度800-1000℃；

5、对减壁厚的管材进行退火处理；

6、调质热处理；