CN111633047A - 一种集束钢丝芯棒和金属管材减壁延伸方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种集束钢丝芯棒和金属管材减壁延伸方法及其装置，属于金属管材加工技术领域。集束钢丝芯棒由多根硬质钢丝组成，其数量、长度和形状根据所加工管材内径尺寸和长度确定，采用若干个芯棒夹将钢丝夹在一起制成集束钢丝芯棒。将穿入芯棒的管材置于缩径机上，消除管材与芯棒的间隙；再将其送到拉拔机减壁延伸；拉拔结束后，进行脱棒。脱棒过程分两个步骤：第一步由止挡板挡住短钢丝，脱棒小车钳口钳住芯棒中长钢丝，将其拉出，使芯棒内短钢丝松散；第二步由止挡板挡住管材，脱棒小车将短钢丝拖出，完成脱棒。脱棒结束后，根据要求对管材内表面进行光整，以获得内壁具有不同高度纵向肋筋的管材。

Description

一种集束钢丝芯棒和金属管材减壁延伸方法及其装置
技术领域
本发明属于金属管材加工技术领域，具体涉及一种集束钢丝芯棒和金属管材减壁延伸方法及其装置。
背景技术
目前，在金属管材减壁变形加工的生产过程中，采用的芯棒均为单层金属构成的实心芯棒，主要形式有两种:
(1)短芯棒加工：短芯棒加工方法的主要形式是金属管材的冷轧与冷拔加工过程。其特征是：芯棒长度稍长于金属管材变形区的长度，在变形过程中，芯棒在变形区内有固定的位置，芯棒与金属管材之间存在相对运动。由于芯棒表面与金属管材的接触表面之间的润滑困难，产生强烈的滑动摩擦，导致金属管材的内表面状态变坏，易于形成划伤、粘接等缺陷，致使变形加工过程的能量消耗增加，增大薄壁管拉拔减壁时的拉断率。在冷轧加工中。由于芯棒短，因此变形不能够连续进行，生产效率低，工具的空行程消耗能量。
(2)长芯棒加工：长芯棒加工的特征是：芯棒长度大于或接近于金属管材的长度，在变形过程中，芯棒在变形区内是运动的，芯棒与金属管材之间可以存在，也可以不存在相对运动，即限动芯棒和浮动芯棒的生产方式。长芯棒加工主要用于金属管材的热轧减壁延伸变形加工过程。在冷拔加工中由于脱棒困难，很少使用长芯棒。
对于小直径管材，由于芯棒在变形区内固定困难，所以很难采用短芯棒进行减壁延伸加工。由于脱棒困难，长芯棒则很少用于小直径薄壁金属管材的冷拔生产中。此外，特别是直径小、长度长的芯棒，加工制造困难，导致其使用范围受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种集束钢丝芯棒和金属管材减壁延伸方法及其装置。采用集束钢丝芯棒可以方便脱棒，实现金属管材的长芯棒冷拔减壁加工。便于生产各种金属材料的薄壁管、小直径管材。
本发明是这样实现的：
金属管材减壁加工用集束钢丝芯棒由多根硬质钢丝组成，根据所加工管材的内径尺寸和长度，计算确定构成集束钢丝芯棒所用钢丝的直径、形状、数量和长度。1～8根钢丝的长度大于成品管材长度200～300mm，其余钢丝的长度大于成品管材长度100～200mm。采用2～6个芯棒夹将钢丝夹持在一起，长的钢丝置于中间，其余钢丝在外围，成为钢丝束，夹紧后成为集束钢丝芯棒。
本发明还提供一种将所述集束钢丝芯棒用于金属管材减壁延伸的用途。
根据需要在集束钢丝芯棒表面涂润滑油脂，再将集束钢丝芯棒送入待冷拔的管材坯料中，在送入过程中逐个将芯棒夹打开取下。
将穿入集束钢丝芯棒的管材坯料置于三辊缩径机上，通过缩径消除管材坯料与集束钢丝芯棒之间的间隙，再将其送到拉拔机，进行减壁延伸拉拔。
拉拔过程结束后，将含有集束钢丝芯棒的管材置于脱棒装置上脱棒。脱棒装置由止档板和脱棒小车组成。脱棒过程分为两个步骤：第一步先由止挡板挡住短钢丝，脱棒小车的钳口钳住集束钢丝芯棒中间的长钢丝，将其拉出，使集束钢丝芯棒内其余的钢丝松散；第二步由止挡板挡住金属管材，脱棒小车将其余短钢丝拖出管材，完成脱棒过程。
脱棒结束后，根据工艺要求对金属管材的内表面进行光整或减径，以获得内壁具有不同高度纵向肋筋的金属管材的和不同直径的金属管材。
光整过程是将金属管材穿上光整拉杆，置于光整平台的夹持板上、压紧，光整拉杆的一端装有光整钢球，光整钢球与光整拉杆通过焊接方式联接。光整小车钳住拉杆的另一端，将光整钢球拉过金属管材，完成金属管材的光整。
本发明还提供一种用集束钢丝芯棒对金属管材进行减壁延伸的装置，包括三辊缩径机5、拉拔机、脱棒平台12，其特征在于：所述脱棒平台12包括止挡板9、脱棒小车10，所述止挡板9设于脱棒平台的一端，止挡板9可调整挡住一根或多根钢丝，脱棒小车10一端设有脱棒小车钳口11，可调整夹紧一根或多根钢丝，脱棒小车10置于脱棒平台12上，可沿钢丝拉出方向运动。
上述对金属管材进行减壁延伸的装置还包括光整平台14，光整平台14由夹持板15、光整拉杆16、光整小车17组成，光整小车17的一端设有钳口可以钳住光整拉杆16的一端，另一端与光整小车17相连。
本发明的优点及积极效果是：
(1)易于实现小直径金属管材的减壁延伸变形加工；
(2)脱棒力小，避免了脱棒过程对金属管材的端部和内表面的损伤；
(3)芯棒制作简单方便，易于维护更换；
(4)减少芯棒表面磨损，延长芯棒使用寿命；
(5)简化金属管材内表面的润滑工艺，减少润滑剂消耗和环境污染；
(6)金属管材内壁形成纵向肋筋，增加了管材的强度和内表面积。
附图说明
图1集束钢丝芯棒组成过程图；
图2管坯穿入芯棒过程图；
图3管坯收紧图；
图4管坯拉拔图；
图5管材脱棒第一步过程图；
图6管材脱棒第二步过程图；
图7金属管材内壁光整图。
图中：1—芯棒夹；2—长钢丝；2/—短钢丝3—集束钢丝芯棒；4—金属管材坯料；5—三辊缩径机；6—拉拔机辊模；7—金属管材；拉拔小车；9—止挡板；10—脱棒小车；11—脱棒小车钳口；12—脱棒平台；13—光整钢球；14—光整平台；15—夹持板；16—光整拉杆；17—光整小车。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
外径10mm，壁厚1.5mm，长度240mm的镁合金坯料管材，通过减壁延伸拉拔，得到外径8mm，壁厚0.5mm，长度为900mm的镁合金管材。
[1]采用37根直径为1mm的高碳钢丝，其中30根钢丝的长度为1000mm,其中7根钢丝的长度为1100mm。采用6个芯棒夹将钢丝夹持在一起，1100mm长的钢丝置于中间，1000mm长的钢丝在外围，成为钢丝束，夹紧后成为集束钢丝芯棒。
[2]将集束钢丝芯棒送入外径10mm，壁厚1.5mm，长度240mm的镁合金坯料管材坯料中，在送入过程中逐个将芯棒夹打开取下。
[3]将穿入集束钢丝芯棒的镁合金坯料管材置于三辊缩径机上，通过缩径消除管材与集束钢丝芯棒之间的间隙。
[4]将穿入集束钢丝芯棒的镁合金管材坯料送至减壁拉拔机，通过拔模减壁延伸拉拔，得到外径8mm，壁厚0.5mm，长度为900mm的镁合金管材。
[5]拉拔过程结束后，将含有集束钢丝芯棒的镁合金管材置于脱棒装置上脱棒。脱棒装置由止挡板和脱棒小车组成。脱棒过程分为两个步骤：第一步先由止挡板挡住长度为1000mm的钢丝，脱棒小车的钳口钳住集束钢丝芯棒长度为1100mm的钢丝，然后将其拉出。这时使集束钢丝芯棒内长度为1000mm的钢丝松散；第二步止挡板挡住金属管材，脱棒小车将长度为1000mm的钢丝拖出管材，完成脱棒过程。
[6]脱棒结束后，根据工艺要求对镁合金管材的内表面进行光整。光整小车钳住拉杆的另一端，将光整钢球拉过镁合金管材，完成光整，得到外径8mm，壁厚0.5mm，长度为900mm，内壁有0.2mm高纵向肋筋的镁合金管材。
实施例2：
外径15mm，壁厚2mm，长度240mm的钛合金坯料管材，通过减壁延伸拉拔，得到外径12mm，壁厚1mm，长度为600mm的钛合金管材。
[1]采用32根直径为1.5mm的高碳钢丝，其中25根钢丝的长度为700mm,其中7根钢丝的长度为800mm。采用6个芯棒夹将钢丝夹持在一起，800mm长的钢丝置于中间，700mm长的钢丝在外围，成为钢丝束，夹紧后成为集束钢丝芯棒。
[2]将集束钢丝芯棒送入外径15mm，壁厚2mm，长度240mm的钛合金坯料管材中，在送入过程中逐个将芯棒夹打开取下。
[3]将穿入集束钢丝芯棒的钛合金坯料管材置于三辊缩径机上，通过缩径消除管材与集束钢丝芯棒之间的间隙。
[4]将穿入集束钢丝芯棒的钛合金坯料管材再将其送至减壁拉拔机，通过拔模进行减壁延伸拉拔，得到外径12mm，壁厚1mm，长度为600mm的钛合金管材。
[5]拉拔过程结束后，将含有集束钢丝芯棒的钛合金管材置于脱棒装置上脱棒。脱棒装置由止挡板和脱棒小车组成。脱棒过程分为两个步骤：第一步先由止挡板挡住长度为700mm的钢丝，脱棒小车的钳口钳住集束钢丝芯棒长度为800mm的钢丝，然后将其拉出。这时使集束钢丝芯棒内长度为700mm的钢丝松散；第二步由由止挡板挡住钛合金管材，脱棒小车将长度为800mm的钢丝拖出管材，完成脱棒过程。
[6]对减壁延伸拉拔得到外径12mm，壁厚1mm，长度为600mm的钛合金管材送至减径拉拔机，进行减径拉拔，切头尾，最后得到外径8mm，壁厚1mm，长度1000～1100mm的钛合金成品管材。
[6]脱棒结束后，根据工艺要求对钛合金管材的内表面进行光整。光整小车钳住拉杆的另一端，将光整钢球拉过钛合金管材，完成光整，得到外径12mm，壁厚1mm，长度为600mm，内壁有0.2mm高纵向肋筋的钛合金管材。
需要制备的产品参数如下：
直径：5～12mm；壁厚：0.4～2mm；长度：～2000mm。
材质：有色金属、黑色金属
根据本申请的方法制备上述规格的产品，所得产品的成品率≥85％；金属收得率≥90％。将集束钢丝芯棒用于小直径管材减壁延伸拉拔过程中，解决了芯棒定位困难和管棒分离困难的弊端，确保减壁延伸后的管材内壁光洁。本申请的方法不仅减少了芯棒的磨损，提高了芯棒的使用寿命，而且提高了管材内表面的质量，可以广泛应用于小直径管材的冷拔生产领域。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于金属管材减壁延伸的集束钢丝芯棒其特征在于所述集束钢丝芯棒(3)由多根硬质的长钢丝(2)和短钢丝(2/)组成，短钢丝(2/)的长度大于管材坯料(4)长度，长钢丝(2)的长度大于短钢丝(2/)的长度，长钢丝(2)的数量多于短钢丝(2/)的数量；长钢丝(2)置于中间，短钢丝(2/)在外围，成为钢丝束，夹紧后成为集束钢丝芯棒(3)。
2.如权利要求1所述的一种用于金属管材减壁延伸的集束钢丝芯棒，其特征在于短钢丝(2/)的长度大于管材坯料(4)长度100-200mm，长钢丝(2)的长度大于管材坯料(4)长度200-300mm。
3.如权利要求1所述的一种用于金属管材减壁延伸的集束钢丝芯棒，其特征在于采用多个芯棒夹(1)将长钢丝(2)和短钢丝(2/)夹持在一起，优选采用2-6个芯棒夹(1)。
4.一种如权利要求1-3任一项所述集束钢丝芯棒用于金属管材减壁延伸的用途。
5.一种金属管材减壁延伸方法，其特征在于：将夹紧的集束钢丝芯棒(3)送入待冷拔的管材坯料(4)中，在送入过程中逐个将芯棒夹(1)打开取下；将穿入集束钢丝芯棒(3)的管材坯料(4)置于三辊缩径机(5)上，通过缩径消除管材坯料(5)与集束钢丝芯棒(3)之间的间隙；再将其送到拉拔机辊模(6)入口处，进行减壁延伸拉拔；拉拔过程结束后，将含有集束钢丝芯棒的金属管材(7)置于脱棒平台(12)上脱棒，先将长钢丝(2)拉出，再将短钢丝(2/)拖出金属管材(7)。
6.如权利要求5所述的一种金属管材减壁延伸方法，其特征在于：脱棒过程分为两步：第一步先由止挡板(9)挡住短钢丝(2/)，脱棒小车的钳口(11)钳住集束钢丝芯棒(3)中长钢丝(2)，脱棒小车(10)将长钢丝(2)拉出，使集束钢丝芯棒(3)内短钢丝(2/)松散；第二步由止挡板(9)挡住金属管材(7)，脱棒小车的钳口(11)钳住集束钢丝芯棒中的的短钢丝(2/)，脱棒小车(10)将短钢丝(2/)拖出金属管材(7)，完成脱棒过程。
7.如权利要求5-6任一项所述的一种金属管材减壁延伸方法，其特征在于：在将夹紧的集束钢丝芯棒(3)送入待冷拔的管材坯料(4)前，在其表面涂润油脂。
8.如权利要求5-6任一项所述的一种金属管材减壁延伸方法，其特征在于：在脱棒过程结束后，对金属管材(7)内部表进行光整；进一步优选地，所述的光整过程是将金属管材(7)穿上光整拉杆(16)，置于光整平台(14)的夹持板(15)上，压紧，光整拉杆(16)的一端装有光整钢球(13)，光整小车(17)钳住光整拉杆(16)的一端，将光整钢球(13)拉过金属管材(7)，完成金属管材(7)光整过程。
9.一种用集束钢丝芯棒对金属管材进行减壁延伸的装置，包括三辊缩径机(5)、拉拔机、脱棒平台(12)，其特征在于：所述脱棒平台(12)包括止挡板(9)、脱棒小车(10)，所述止挡板(9)设于脱棒平台的一端，止挡板(9)可调整挡住一根或多根钢丝，脱棒小车(10)一端设有脱棒小车钳口(11)，可调整夹紧一根或多根钢丝，脱棒小车(10)置于脱棒平台(12)上，可沿钢丝拉出方向运动。
10.如权利要求10所述的一种用集束钢丝芯棒对金属管材进行减壁延伸的装置，其特征在于该装置还包括光整平台(14)，光整平台(14)由夹持板(15)、光整拉杆(16)、光整小车(17)组成，光整小车(17)的一端设有钳口可以钳住光整拉杆(16)的一端，另一端与光整小车(17)相连。
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