王家聰，劉賢翠，韋金鈺，張嘉根

（徐州徐工液壓件有限公司技術中心，江蘇 徐州 221004）

鋼管冷拔工藝避免了金屬的切削加工，使材料利用率大幅度提升，冷拔效率也比車床機加工方式要提高數(shù)十倍。正是由于冷拔生產具有高效、節(jié)材、低成本等特點，油缸生產時大量采用冷拔鋼管?？墒?，冷拔鋼管的質量很大一部分取決于其原材料——熱軋鋼管，選擇滿足需要的熱軋鋼管對提高冷拔鋼管的質量特別重要。

連軋管機組生產的鋼管表面質量好，可是連軋管機組設備機架多，更換孔型慢，訂貨批量相對較大。斜軋管機設備具有產品更換孔型快，生產批量靈活的優(yōu)勢，故冷拔鋼管多采購斜軋鋼管作為原料管。通過斜軋工藝生產的部分熱軋鋼管內表面存在螺旋形軋痕，熱軋管和刮削缸體內孔螺旋如圖1 所示，該螺旋影響了冷拔鋼管的成品質量［1-4］。該螺旋的特征是：鋼管每個橫截面的壁厚值都呈正弦曲線變化，而且不對稱，鋼管截面的中心沿鋼管軸向呈螺旋狀［5-7］。此類鋼管在冷拔及后續(xù)的內孔刮削加工中，由于冷拔模具及刮削刀具都是在鋼管軸線上下浮動的，所以此內孔螺旋無法通過冷拔和刮削加工消除，使用該冷拔管制造的液壓油缸在使用中會產生活塞桿抖動與爬行現(xiàn)象。

本文介紹了一種新型冷拔模具，通過冷拔方法使鋼管內孔金屬在其橫截面方向產生周向流動，改善鋼管的內孔金屬分布，減輕甚至徹底消除鋼管內孔螺旋缺陷。

1 新型冷拔模具設計

新型冷拔內模如圖2 所示。該冷拔模具的內模在第一定徑帶D2圓周方向上均勻分布多個軸向的導流槽，冷拔時，依據金屬在變形過程中會自動流向阻力最小方向的變形原理，金屬材料在經過內模帶導流槽的第一定徑帶D2時，會流向導流槽底部方向（圖3a），鋼管內孔便產生了數(shù)條鼓出來的凸筋和數(shù)條凹槽，成了鋼管內孔金屬在圓周方向的第一次流動；當冷拔進行到第二圓柱定徑帶D1，導流槽底高出來的凸筋被壓平（圖3b），金屬由凸筋流向凹槽方向，在圓周方向進行了第二次流動。兩次金屬周向流動，都會使壁厚上的金屬進行均勻化變形，從而使得鋼管的內孔螺旋減輕甚至徹底消失。

圖2 設計的新型冷拔內模示意

2 應用示例

新設計的冷拔內模第二定徑帶直徑D1=160 mm，寬度為30 mm；左側的第一定徑帶直徑D2=157 mm，寬度20 mm，在第一定徑帶上均勻加工出10 個深度為2 mm 的凹槽，最低處直徑D3=153 mm，槽寬20 mm，槽的棱角修磨成圓弧過渡。

冷拔過程中，鋼管從內模與外模組成的縫隙里通過，在300 t 拉力作用下，鋼管從圖2（a）所示的左邊開始向右移動，在經過第一定徑帶D2上10 個凹槽時，鋼管會產生10 個寬度20 mm、最高2 mm的波峰與10 個寬度20 mm、最低2 mm 的波谷，此時金屬材料會自動向阻力小的方向流動，于是就產生了金屬圓周方向的變形。

繼續(xù)冷拔，鋼管移動到第二定徑帶D1，在減徑量3 mm、減壁量1.5 mm 的強大壓力作用下，將波峰與波谷壓平，金屬在從20 mm 寬度的波峰流向20 mm 寬度的波谷，在金屬的流動過程中進行了壁厚的二次均勻分配，又一次改善了鋼管的螺旋缺陷。

新的冷拔內模產生的均勻化流動是原冷拔模具無法產生的。使用原普通冷拔模具冷拔時，金屬只能夠在鋼管軸向流動，無法產生圓周方向的流動［8-13］。新型冷拔模具使鋼管金屬同時在軸向、周向產生均勻化變形，達到消除鋼管內孔螺旋缺陷的目的。

圖3 冷拔過程中金屬周向流動示意

3 結 語

新型冷拔模具使鋼管金屬發(fā)生了兩次由壁厚處向壁薄處的自由流動，根據金屬變形原理，金屬在變形過程中，會自動流向阻力最小的方向——材料的最薄處，所以新冷拔模具徹底解決了鋼管的周向壁厚偏差產生的螺旋現(xiàn)象。新模具加工出來的鋼管，壁厚均勻性更好，內孔螺旋缺陷減輕，內表面質量提高，消除了后續(xù)加工過程中液壓油缸缸筒的內孔尺寸波動因素和油缸的內孔螺旋現(xiàn)象，杜絕了油缸的抖動、發(fā)響現(xiàn)象。此方案只需要制造出一個新型內模，在冷拔生產中使用該新型內模，就可以解決原來的難題，擴大國內斜軋管機的產品應用范圍，也可以解決液壓油缸缸筒的內孔缺陷問題。目前，“一種可以改善鋼管內孔螺旋缺陷的冷拔模具”已經取得專利授權，專利號201721781397.8。