Принцип работы холодного волочения
Холодное волочение уменьшает поперечное сечение трубы, протягивая ее через матрицу, пока металл находится при комнатной температуре. Матрица задает внешний диаметр, а оправка внутри трубы задает внутренний диаметр, поэтому оба размера и толщина стенки между ними контролируются с помощью инструмента, а не путем прокатки. Поскольку деформация происходит ниже температуры рекристаллизации, металлическая обработка затвердевает по мере ее восстановления, что повышает ее прочность и твердость и одновременно улучшает качество поверхности.
Два следствия непосредственно вытекают из этого принципа. Во-первых, это точность: комбинация матрицы и оправки обеспечивает одинаковые размеры каждой детали, поэтому диапазон допуска намного уже, чем при горячей прокатке. Второй — это ограничение на то, сколько можно сделать за один проход, потому что сильно закаленная труба теряет пластичность и трескается до того, как достигнет следующей матрицы. Промежуточный отжиг применяется всякий раз, когда накопленное сокращение приближается к этому пределу, поэтому холоднотянутое изделие описывается графиком его вытяжки.
Последовательность процессов
Выбор и проверка исходной трубы: выбирается горячекатаная бесшовная полость соответствующего размера, марки и стенки, чтобы было достижимо необходимое уменьшение.
Термическая обработка и удаление окалины: полость можно отжечь для ее смягчения, а окалину с ее поверхности удалить травлением в кислоте или дробеструйной обработкой.
Химическая обработка поверхности: наносится фосфатное конверсионное покрытие и смазочная или мыльная пленка, чтобы трубка переносила смазку в матрицу и металл не прихватывался к инструменту.
Холодная вытяжка: заостренный конец трубы захватывается и протягивается через матрицу через оправку на волочильном стане, или труба подвергается холодной прокатке на пильгерном стане для более сильного обжатия.
Промежуточный отжиг: применяется там, где общее обжатие необходимо разделить на несколько проходов, чтобы восстановить пластичность перед следующей вытяжкой.
Окончательная термообработка: светлый отжиг в защитной атмосфере применяется там, где требуется свободная от оксидов поверхность, а обработка для снятия напряжений применяется там, где важна стабильность размеров.
Правка, резка и обработка концов: труба выпрямляется, обрезается до фиксированной длины, а концы обтачиваются или снимаются фаски в соответствии с чертежом.
Окончательная проверка: проверка размеров, вихретоковый или ультразвуковой контроль, гидростатическое испытание или испытание давлением воздуха, а также визуальный осмотр отверстия с последующей маркировкой и защитой.
Методы рисования и что они меняют
| Метод | Влияние на трубку |
|---|---|
| Погружение без оправки | Уменьшает внешний диаметр при утолщении стенки; используется для промежуточной калибровки, а не для окончательной точности |
| Нанесение неподвижной оправки или оправки | Контролирует внутренний диаметр при уменьшении внешнего диаметра, что обеспечивает лучший контроль над стенками и является основой прецизионного производства труб. |
| Нанесение плавающей пробки | Более простая оснастка с хорошим контролем внутреннего диаметра, широко используемая для малых и средних размеров. |
| Чертеж движущейся оправки | Оправка перемещается вместе с трубкой, уменьшая трение и обеспечивая более сильное обжатие за проход. |
| Холодное паломничество | Трубу катит, а не тянет, обеспечивая очень большую степень обжатия при хорошей поверхности и жестком контроле стенок. |
Изменения свойств, вызванные холодной обработкой
Холодная вытяжка повышает текучесть и прочность на разрыв, снижает удлинение и увеличивает уровень внутреннего напряжения трубы. Размер изменения зависит от степени обжатия и марки, поэтому тянутая труба и ее отожженный аналог той же марки не являются взаимозаменяемыми при расчете прочности. Труба обычно поставляется в определенном состоянии: холоднотянутая и отожженная, холоднотянутая и снятая с напряжения или холоднотянутая в состоянии поставки. Поэтому в запросе необходимо указать состояние поставки, поскольку оно определяет механические свойства, которые будут сертифицированы.
Операция волочения также улучшает канал ствола. Матрица и оправка обеспечивают гладкую поверхность с контролируемой шероховатостью, уменьшают эксцентриситет стенок, унаследованный от материнской трубы, и улучшают прямолинейность. Именно эти свойства делают холоднотянутую бесшовную трубу подходящей для изготовления гидравлических бочек, приборных линий и трубок теплообменников, где отверстие представляет собой функциональную поверхность.
Точки контроля качества и распространенные дефекты
Эксцентриситет стенки и изменение внутреннего диаметра, которые зависят от качества исходной трубы и от совмещения матрицы и оправки.
Внутренние царапины, потертости и следы-подхватов, вызванные недостаточной смазкой или изношенной оправкой.
Поперечное растрескивание на вытянутом конце, что указывает на то, что обжатие за проход превысило доступную пластичность.
Остаточное напряжение и потеря прямолинейности после резки, контролируемые обработкой для снятия напряжения и правильной практикой выпрямления.
Обезуглероживание поверхности или оксидирование, контролируемое атмосферой печи отжига.
Проверка этих дефектов проводится с помощью габаритных манометров, пробных манометров, вихревых токов или ультразвукового контроля для обнаружения стенок и дефектов, а также гидростатических испытаний или испытаний под давлением воздуха, где целостность давления является частью требования. Записи можно проследить по номеру плавки исходной трубы и используемому графику вытяжки, так что механические свойства, сертифицированные для готовой трубы, можно проследить на протяжении всего процесса.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Делает ли холодная волочение сталь прочнее?
Да, путем закалки. Предел текучести и предел прочности при растяжении возрастают с уменьшением степени сжатия и уменьшения удлинения, поэтому условия поставки должны быть указаны и сертифицированы.
Вопрос: Почему необходим отжиг между проходами волочения?
Каждый проход потребляет пластичность. Когда накопленное восстановление делает трубу слишком твердой или слишком хрупкой для следующего прохода, отжиг восстанавливает пластичность и позволяет продолжить восстановление.
Вопрос: В чем преимущество холоднотянутой трубы перед горячекатаной?
Более жесткие допуски на диаметр и стенку, лучшая концентричность, более гладкое отверстие и лучшее качество поверхности — все это снижает необходимость механической обработки и улучшает характеристики трубы как элемента машины.
Вопрос: Всегда ли холоднотянутая бесшовная труба подвергается отжигу в конце?
Нет. Окончательное состояние поставки зависит от применения. Поставляются как в отожженном, так и в вытяжном состоянии. Условия снятия напряжений также используются там, где стабильность размеров имеет решающее значение.
Вопрос: Какие стандарты применяются к холоднотянутым бесшовным трубам?
GB/T 3639 для холоднотянутых или холоднокатаных прецизионных бесшовных стальных труб, EN 10305-1 для бесшовных холоднотянутых труб и ASTM A519 для механических труб, причем бесшовные марки также охватывают A179, A192 и A213 для обслуживания теплообменников и котлов.
Вопрос: Что вызывает появление трещин на конце вытянутой трубы?
Чрезмерное уменьшение пластичности материала за проход или неполный отжиг. Уменьшение количества проходов или добавление отжига устраняют проблему.
