螺旋钢管生产形成孔腔的原因是什么?

文章来源:http://www.dhgcn.com 发布时间:2022-06-26 14:02:02 浏览次数:11

螺旋钢管生产形成孔腔的原因是什么?

 螺旋钢管斜轧时轧件由于做螺旋运动,轧件在变形区内被反复碾压。由于应力-变形状态的影响,因此,轧件的中心产生纵向内撕裂,这种撕裂称为孔腔。一定成分的金属在一定工艺变形条件下(加工温度、变形速度、工具设计等),管坯径缩率达到一定临界值E,后,便沿轴心出现纵向微裂纹,进而形成孔腔。在顶头前过早形成空腔,会造成大量内折叠缺陷,恶化螺旋钢管表面质量,甚至成为废品。因此在穿孔工艺中力求避免过早形成孔腔。孔腔形成原因归根结底是由金属的应力状态决定的。

螺旋钢管生产形成孔腔的原因是什么?

实际形成孔腔的原因有二:

 (1)“外端”的影响。大量试验研究表明圆坯横锻的一次径向压缩率在6%以下时,最大塑性变形区仅发生在与工具接触的表面附近,轴心区变形很小,特点类似双鼓变形,一次径缩率达到10%以上才出现类似单鼓变形的特点,但这里的双鼓变形是发生在一个横截面的内部,于剧烈变形区IIII两侧还存在着变形很小的“外端”,这样III区内金属的横向流动,对两侧外端起了一种“楔入”作用,使轴心区II承受很强的横向附加张应力。

a-压缩率在6%以下;b-压缩率在10%以上

 (2)表层变形。螺旋钢管斜轧条件下表层金属的塑性变形剧烈,金属连续不断地沿着轴向和切向流动,作为一个整体必然牵引着轴心区金属不断地流向表层,于轴心形成三向附加张应力。这样,螺旋钢管斜轧实心体轴心区的工作应力状态,是在外力作用方向为压应力,其他两向为张应力。因为两个因素在横向引起的附加应力同向,所以横向张应力的数值最高,增长速度最快。螺旋钢管斜轧条件下金属每被轧辊加工一次后完全恢复再结晶是不可能的,故上述的附加应力都将部分地以残余应力形式保留下来,并随反复加工次数的增加而积累增大。不管轧件如何转动,这个应力场在轴心区的基本相位是不变的。于是当工作应力状态发展到一定极限值后,相对主应力约45°的最大切应力方向上便开始产生切变形。经多次反复,由于加工硬化和晶体内部缺陷的存在,这些部分便在最大横向张应力作用下出现裂纹,逐渐发展成轴心疏松区,形成孔腔。

 关于螺旋钢管斜轧时孔腔的形成机理解释很多。一般认为孔腔的形成是由于轧件受到了交变的剪切应力和横向拉应力所致。螺旋钢管斜轧时轧件做螺旋运动,轧件在旋转加工时,中心部分受到交变的切应力和横向拉应力。切应力使金属产生滑移而形成微裂,拉应力使微裂扩展而形成宏观的裂纹,这些裂纹扩大和连接而成孔腔。


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