为了获得高精度几何尺寸的空心坯,浙江至德钢业有限公司采用预钻孔坯料的不锈钢管扩孔工艺。与穿孔工艺相比较,扩孔工艺的特点主要是采用钻有小直径通孔的坯料。扩孔过程中空心坯不镦粗,坯料被送入穿孔筒之后,将玻璃纤维束或扩孔润滑垫放进坯料上端面的圆锥形中心孔内(图2-25),并在坯料的上端面撒上玻璃粉,再用特殊形状的扩孔头(图2-25),对准坯料的孔向下推进,直至坏料下端产生冲余。在整个扩孔过程中,下支承杆被锁紧在下极限位置上。图2-25所示为空心坯料扩孔时,扩孔头的尺寸和形状。


图 2-25 空心坯料扩孔时扩孔头的尺寸和形状.jpg


 穿孔杆上的扩孔头在预钻孔内移动,保证了扩孔后空心坯的同心度。为了我得高合金钢、难变形材料的空心坯一般都采用扩孔工艺。这是因为此类材料的变形抗力大,穿孔困难,或会引起穿后空心坯过大的壁厚不均。推荐的扩孔头尺寸列于表2-22。


表 2-22 扩孔头的主要尺寸.jpg


注:1. 来自尼科波尔南方钢管厂的经验。


      2. 扩孔头的其余尺寸,根据扩孔过程中金属完全充满坯料和穿孔筒间隙的条件以及为此使扩孔头和金属之间在整个流动过程中保持润滑剂的连续提供为条件来选择。

  

     3. 在试验中,采用3C:2W8V钢制造的无水冷却和带内水冷的扩孔头。带内水冷的扩孔头的使用寿命比无水冷扩孔头的寿命高6~8次/只,达到80~100次/只。


  在坯料的扩孔过程中,扩孔头的锥形表面受到最大的磨损而形成划道和凹陷缺陷,如图2-26所示。立式穿孔机上使用的剪切环的磨损形式如图2-27所示。


图 2-26 扩孔头的结果及磨损形式.jpg


 剪切环和支承头的作用是在坯料穿(扩)孔过程中完成以下动作:封闭穿(扩)孔筒内衬的下端面,减小穿(扩)孔余料的高度;完成穿(扩孔空心坯下端面的定型;剪断穿(扩)孔余料;从穿(扩)孔筒内推出穿扩孔后的空心坯。


 剪切环和支承头与加热到高温的坯料在穿(扩)孔及空心坯推出的整个同期内直接接触,一般的使用寿命为100~150次/只。其报废的主要原因是棱缘翘曲和焊瘤。


 图2-28所示为25MN 立式穿(扩)孔机工模具装配及其剪切环组件。


图 2-28 25MN立式穿(扩)孔机工模具装备及剪切环组件.jpg


 对扩孔头和剪切环间隙对空心坯端部质量的影响试验的结果认为,扩孔头和剪切环的直径差不应该超过0.6mm,否则将会导致不适当的增大冲余的直径,提高金属消耗系数,并引起空心坯端部形状的歪曲。应该指出,扩孔工艺的优点是获得的空心坯的几何尺寸准确,由于扩孔工艺使用的坯料长度比较长,穿孔机的生产率比较高;缺点是坯料金属的消耗较大,成材率比较低,并且增加了加工预钻孔的设备与人力,提高了不锈钢管的生产成本。


 在预钻孔坯料扩孔时,扩孔力可以按照实心坯料穿孔时,穿孔力计算结果的25~30% 来取。也可以按式(2-9)或式(2-19)计算:


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