专利名称：一种无缝钢管冷拔模具改进及其冷拔工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于金属拉拔成型模具及其拉拔成型工艺领域，尤其涉及一种无缝钢管冷 拔模具改进及其冷拔工艺。
背景技术：
如图1所示，传统高碳铬轴承钢无缝钢管冷拔工艺中所采用的冷拔模具包括为一 个圆柱形内模02以及一个锥形外模01，圆柱形内模02外壁与锥形外模01内壁之间形成变 形区段用于对钢管进行减壁、减径的加工，在钢管冷拔过程中，圆柱形内模需要通过一个拉 伸杆来固定工作位置，使其保持在变形区段中。采用现有圆柱形内模对高碳铬轴承钢无缝 钢管进行拉拔加工的缺点在于由于高碳铬轴承钢钢管在冷拔变形过程变形抗力大，使用 普通圆柱形内模拉拔时，拔制延伸率稍大于μ Σ 1.30就会产生断裂现象，实践证明钢管拔 断率较高，这就意味着要获得指定长度的钢管必须要增加拔制道次，使得生产周期加长；而 且拉拔过程钢管容易断裂，操作工人配内模定位困难、耗费时间长，从而导致生产效力低、 成本高，企业的生产发展受到严重影响。
发明内容
本发明所要解决的问题就是提供一种无缝钢管冷拔模具改进及其冷拔工艺，冷拔 模具整体结构强度提高，简化冷拔工艺，以达到减少钢管拉拔道次，缩短生产周期、提高生 产效力、节能减排降低生产成本、减轻操作工人劳动强度的目的。为解决上述技术问题，本发明首先提出了一种无缝钢管冷拔模具改进，包括冷拔 内模与冷拔外模，冷拔外模上开有拉拔模孔，其特征在于所述冷拔内模沿钢管拉拔方向依 次分为导向段、圆锥减壁段及圆柱均壁段。导向段起到稳定拔制和保护冷拔内模正常工作的作用；圆锥减壁段实现钢管的减 径减壁；圆柱均壁段实现钢管的均壁精整；冷拔内模通过与钢管的摩擦力及钢管变形时的 反作用力达到一个平衡状态，使用该冷拔内模拉拔的钢管长度大幅增加。进一步的，所述圆锥减壁段分为第一减壁段与第二减壁段，第一减壁段与导向段 连接，第二减壁段与圆柱均壁段连接；所述第二减壁段的轴向锥度小于第一减壁段的轴向 锥度。在拔制过程中，钢管的减壁减径分为两步进行，第一减壁段起到一次减壁作用，第二 减壁段起到二次减壁作用；相比现有冷拔内模，钢管的减径减壁段长度增加，减小冷拔内模 咬入时的冲击力，避免钢管一次变形过大而导致的断裂，提高钢管拉拔的稳定性；而且在一 定程度上也减少了冷拔内模的磨损。进一步的，所述导向段一端与圆柱均壁段一端均设有Cl C2的倒角。开设倒角， 使钢管的拔制更加顺畅。进一步的，所述冷拔内模中穿装有螺杆，冷拔内模两端通过加强垫片紧固在螺杆 上。冷拔内模整体结构强度提高，冷拔内模不易破损，使用寿命增加，降低生产辅料成本。进一步的，所述冷拔内模采用G15钨合金钢制造。该牌号材料硬度高，外表油腻光滑，实际使用中冷拔内模不缩径，保证了同管及同架钢管的壁厚散差，提高了钢管尺寸精度。本发明还提出了一种利用上述冷拔模具进行无缝钢管冷拔的工艺，其特征在于包 括如下步骤1)将管坯依次进行打头、退火、酸洗、磷化、皂化处理；2)通过拉伸杆将冷拔内模推入管坯的打头端，并连同管坯的打头端一起送入冷拔 外模上的拉拔模孔内；幻牵引机夹持管坯打头端向前移动对管坯进行拉伸，在冷拔内模外壁与拉拔模孔 内壁的共同作用下依次实现管坯的减壁、减径及均壁，完成第一道次的拔制；4)重复步骤1)-步骤幻完成管坯的多道次拔制，冷拔内模的尺寸随拔制道次的增 加而减小，直至管坯拔制出符合规定的尺寸及形状。进一步的，管坯每一道次拔制中的延伸系数μ Σ为1.35-1.60。本发明的有益效果1、拉拔钢管时，冷拔内模后端可不用拉伸杆作刚性固定，冷拔内模通过与钢管的 摩擦力及钢管变形时的反作用力达到一个平衡状态，稳定地保持在变形区段；拉伸杆只起 到推动冷拔内模到工作区域的作用，因此拉伸杆受力小，不易拉断，有利于节省材料成本；2、冷拔内模位置能自动控制和调正，保证了拔制过程稳定而正常的进行，有效的 防止了拔断钢管、尺寸波动等不正常现象的出现；3、使用现有的冷拔模具拉拔钢管时，需要调节好内模与外模的工作带，否则应力 集中或延伸系数过大，出现“空拔或拔断”钢管的现象。而本发明所提供的冷拔模具在按生 产工艺要求配好冷拔外模、冷拔内模之后，不用具体调节内模与外模的工作段长度，可以缩 短操作工调整模具的时间，降低对操作工拉拔技术的要求，从而提高作业率；4、采用本发明所提供的冷拔模具拉拔GCrl5轴承钢无缝钢管，可以增加管坯单道 次拔制的延伸系数μ Σ，一般在1.35-1. 60之间选择，由于增加了单道次拔制的延伸系数， 拔制同样规格无缝钢管的拉拔道次减少，提高了拉拔成材率、缩短生产周期、降低生产成 本；综上，通过上述技术内容可知，本发明已达到了减少钢管拉拔道次、缩短生产周 期、提高生产效力、节能减排降低生产成本、减轻操作工人劳动强度的目的。
下面结合附图对本发明做进一步的说明图1为现有冷拔模具的工作原理图；图2为本发明冷拔模具的工作示意图；图3为采用现有冷拔模具进行无缝钢管冷拔的工艺流程表；图4为采用本发明冷拔模具进行无缝钢管冷拔的工艺流程表。
具体实施例方式参照图2，本发明为一种无缝钢管冷拔模具改进，包括冷拔内模2与冷拔外模1，冷 拔外模1上开有拉拔模孔11，所述冷拔内模2沿钢管6拉拔方向依次分为导向段21、圆锥减壁段及圆柱均壁段M。圆锥减壁段分为第一减壁段22与第二减壁段23，第一减壁段22 与导向段21连接，第二减壁段23与圆柱均壁段M连接；所述第二减壁段23的轴向锥度小 于第一减壁段22的轴向锥度。在拔制过程中，钢管的减壁减径分为两步进行，第一减壁段 22起到一次减壁作用，第二减壁段23起到二次减壁作用；相比现有冷拔内模2，钢管的减径 减壁段长度增加，减小冷拔内模2咬入时的冲击力，避免钢管一次变形过大而导致的断裂， 提高钢管拉拔的稳定性；而且在一定程度上也减少了冷拔内模2的磨损。导向段21 —端与 圆柱均壁段M —端均设有Cl C2的倒角25，使钢管6的拔制更加顺畅。冷拔内模2中穿 装有螺杆3，冷拔内模2两端通过加强垫片4紧固在螺杆3上，冷拔内模2不易破损，提高了 冷拔内模2的使用寿命，降低生产辅料成本。冷拔内模2采用G15钨合金钢制造，该牌号材 料硬度高，外表油腻光滑，实际使用中冷拔内模2不缩径，保证了同管及同架钢管的壁厚散 差，提高了钢管尺寸精度。本发明所提供的无缝钢管冷拔工艺，包括如下步骤1)将管坯依次进行打头、退火、酸洗、磷化、皂化处理；2)通过拉伸杆将冷拔内模推入管坯的打头端，并连同管坯的打头端一起送入冷拔 外模上的拉拔模孔内；幻牵引机夹持管坯打头端向前移动对管坯进行拉伸，在冷拔内模外壁与拉拔模孔 内壁的共同作用下依次实现管坯的减壁、减径及均壁，完成第一道次的拔制；4)重复步骤1)-步骤幻完成管坯的多道次拔制，冷拔内模的尺寸随拔制道次的增 加而减小，直至管坯拔制出符合规定的尺寸及形状。在管坯拔制过程中，冷拔内模2无需拉伸杆5来作刚性固定，钢管拔制时作用在冷 拔内模2上的各轴向力能自相平衡，冷拔内模2就稳定地保持在变形区段中；作用在第一减壁段22表面单位面积上的力，有正压力Pl，摩擦力rl ；在拔制过程 中，第一减壁段22起到一次减壁作用；作用在第二减壁段23表面单位面积上的力，有正压力P2，摩擦力r2 ；在拔制过程 中，第二减壁段23起到二次减壁作用；作用在圆柱均壁段M表面单位面积上的力，有正压力P，摩擦力r ；在拔制过程中， 圆柱均壁段M起到精整、均壁作用；导向段21则起到了稳定拔制和保护冷拔内模2正常工作的作用。在完成拔制后，管坯一般还需要经过理化试验，如金属探伤仪进行内部探伤，之后 进行矫直、切割等工序，最后得到成品管。下面通过一个具体拔制工艺流程对比来说明本发明工艺的特点图3是采用现有冷拔模具(圆柱形内模)进行无缝钢管冷拔的工艺流程表，图4 为采用本发明冷拔模具进行无缝钢管冷拔的工艺流程表，选用相同规格的管坯，拔制到相 同的工艺尺寸；拔制数量150根；拔制结果统计采用现有冷拔模具进行无缝钢管冷拔的工艺拉拔断裂数量为19支，占12. 667%, 一次拉拔成材率87. 333%,内径尺寸精度散差0. 05mm 0. 17mm,最大的超过工艺要求 0. 02mm ；采用本发明冷拔模具进行无缝钢管冷拔的工艺拉拔断裂数量仅为2支，占1.333%, 一次拉拔成材率达98. 667%，内径尺寸精度散差0. 03mm 0. 08mm,未超出工艺要 求。由于高碳铬轴承钢钢管在冷拔变形过程变形抗力大、容易断裂的特性，采用现有 冷拔模具拉拔时，往往拔制延伸率稍大就会产生断裂现象，实践证明钢管拔断率较高。因 此，现有冷拔模具拉拔高碳铬轴承钢钢管工艺其最大单道冷拔延伸系数μ Σ—般不超过 1. 35 ；采用本发明所提供的冷拔模具拉拔高碳铬轴承钢无缝钢管，可以增加管坯单道次拔 制的延伸系数μ Σ，一般在1.35-1. 60之间选择，由于增加了单道次拔制的延伸系数，拔制 同样规格无缝钢管的拉拔道次减少，提高了拉拔成材率、缩短生产周期、降低生产成本。从上述对比可知，经过冷拔模具及其冷拔工艺的改进，管坯拉拔道次减少管坯成 材率、成品管尺寸精度均有大幅提高，缩短了生产周期、提高了生产效力、降低生产成本降 低。上述试验数据只为解释和说明本发明的特点，并不对本发明保护范围构成限制； 本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要 不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
权利要求
1.一种无缝钢管冷拔模具改进，包括冷拔内模⑵与冷拔外模(1)，冷拔外模⑴上 开有拉拔模孔(11)，其特征在于所述冷拔内模(2)沿钢管(6)拉拔方向依次分为导向段 (21)、圆锥减壁段及圆柱均壁段04)。
2.根据权利要求1所述的一种无缝钢管冷拔模具改进，其特征在于所述圆锥减壁段 分为第一减壁段0 与第二减壁段(23)，第一减壁段0 与导向段连接，第二减壁 段与圆柱均壁段04)连接；所述第二减壁段的轴向锥度小于第一减壁段02) 的轴向锥度。
3.根据权利要求2所述的一种无缝钢管冷拔模具改进，其特征在于所述导向段 一端与圆柱均壁段04) —端均设有Cl C2的倒角05)。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种无缝钢管冷拔模具改进，其特征在于所述冷 拔内模中穿装有螺杆(3)，冷拔内模( 两端通过加强垫片(4)紧固在螺杆C3)上。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种无缝钢管冷拔模具改进，其特征在于所述冷 拔内模(2)采用G15钨合金钢制造。
6.根据权利要求4所述的一种无缝钢管冷拔模具改进，其特征在于所述冷拔内模(2) 采用G15钨合金钢制造。
7.一种利用如权利要求1所述冷拔模具进行无缝钢管冷拔的工艺，其特征在于包括如 下步骤1)将管坯依次进行打头、退火、酸洗、磷化、皂化处理；2)通过拉伸杆将冷拔内模推入管坯的打头端，并连同管坯的打头端一起送入冷拔外模 上的拉拔模孔内；3)牵引机夹持管坯打头端向前移动对管坯进行拉伸，在冷拔内模外壁与拉拔模孔内壁 的共同作用下依次实现管坯的减壁、减径及均壁，完成第一道次的拔制；4)重复步骤1)-步骤幻完成管坯的多道次拔制，冷拔内模的尺寸随拔制道次的增加而 减小，直至管坯拔制出符合规定的尺寸及形状。
8.根据权利要求7所述的一种无缝钢管冷拔工艺，其特征在于管坯每一道次拔制中 的延伸系数μ Σ为1.35-1.60。
全文摘要
本发明公开了一种无缝钢管冷拔模具改进及其冷拔工艺，冷拔模具改进包括冷拔内模与冷拔外模，冷拔外模上开有拉拔模孔，所述冷拔内模沿钢管拉拔方向依次分为导向段、圆锥减壁段及圆柱均壁段，冷拔模具整体结构强度提高。采用本发明所提供的冷拔模具拉拔GCr15轴承钢无缝钢管，可以增加管坯单道次拔制的延伸系数μ∑，由于增加了单道次拔制的延伸系数，拔制同样规格无缝钢管的拉拔道次减少，提高了拉拔成材率、缩短生产周期、降低生产成本。
文档编号B21C1/22GK102120227SQ20111004216
公开日2011年7月13日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者赵健 申请人:浙江健力股份有限公司