一种高精度冷拔内孔珩磨管的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高精度冷拔内孔珩磨管的制造方法，该制造方法包括如下步骤：加热：将管坯在环形炉中加热；穿孔：热管坯经穿孔机穿孔；退火：将管坯退火；冷轧：将退火管坯引入轧管机冷轧，得到轧制管；去应力退火：将轧制管引入加热炉中加热得到退火管坯；酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮；磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜；皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜；冷拔；将待冷拔管坯进行冷拔加工，得到冷拔管；热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，降低冷拔管的残余应力；珩磨：选用数控珩磨机珩磨；热矫直处理：得到高精度冷拔钢管。本发明的方法得到屈服强度高、尺寸精密、表面光滑的精密内孔珩磨管。
【专利说明】
一种高精度冷拔内孔珩磨管的制造方法
技术领域
[0001 ] 本发明属于钢管制备技术领域，具体涉及一种高精度冷拔内孔珩磨管的制造方 法。
【背景技术】
[0002] 作为碳素钢、合金钢或不锈钢等机械结构用钢管的冷加工法，公知的有由拉拔机 进行的拉拔加工法和由皮尔格式乳机进行的乳制加工法。其中，由拉拔机进行的拉拔加工 法，与由皮尔格式扎机进行的乳制加工法相比，可以高效率地制造冷加工钢管，这种无缝钢 管用于油压缸、气压缸使用，目前，国内现行标准所规定的最高钢级其屈服强度、尺寸偏差 等均无法满足实际油压缸、气压缸的使用要求，使得我国的油压缸、气压缸用无缝钢管只能 依赖进口，制约了我国冷拔钢管的发展。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高精度冷拔内孔珩磨管的 制造方法，该方法得到的精密内孔珩磨管，屈服强度高、尺寸精密、表面光滑，其贮油性能 佳，使运转更为顺畅，无停顿情形，延长使用期限，适用于油压缸、气压缸、叉车、起重机、堆 高机、建筑机械、冲床等各式省力自动化机械工程。
[0004] 按照本发明提供的技术方案，一种高精度冷拔内孔珩磨管的制造方法包括如下步 骤：
[0005] (1)、加热：将27SiMn管坯在环形炉中加热至1300~1380°C，加热时间为4~5小 时，从而保证管坯加热均匀；
[0006] (2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1250~ 1350°C，并目控制穿孔偏心率以及控制管坯表面质量；
[0007] (3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为600~ 700°C，退火时间为70~90min，得到退火硬度（HV)为210~217的退火管坯；
[0008] (4)、冷乳：将退火管坯引入乳管机冷乳，乳管机的机头架的往复次数为50~60次 /min，管坯的每次送进长度为6~7mm/次，得到乳制管；
[0009] (5)、去应力退火：将乳制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退 火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化 的效果，退火温度为550~650°C，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷乳钢管的强度偏 差，冷乳钢管的炉内保持时间为10~20分钟；
[0010] (6)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：7~19%，酸洗 时间：35~60分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：2~3次，中和液PH值：9~10,再经清水池 翻滚，翻滚次数：2~3次；
[0011] (7)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：20~ 30%，磷化液温度：68~75°C，磷化时间：10~20分钟，磷化液游离酸度：4~7,磷化液总 酸度：45~75 ;
[0012] (8)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：55~75°C，皂化时 间：8~15分钟，皂化液PH值：8~9 ;
[0013] (9)、冷拔：将待冷拔管坯进行冷拔加工，得到冷拔管，冷拔工艺，模具塞头与管内 径间距：3~5mm，拔机最大拉拔力：350~450t，阜化管拔前停放时间：72~96h ;
[0014] (10)、热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为800~900°C，淬火介 质为水，回火温度在550~650°C，降低冷拔管的残余应力；
[0015] (11)、珩磨：选用数控珩磨机，工件回转，珩磨头作往复运动的加工形式，达到圆柱 度：0. 01~0. 02mm，孔径偏差：0. 01~0. 02mm，粗糙度：RaO. 25~0. 35的高标准精度；
[0016] (12)、热矫直处理：在低温回火炉中保温45~60分钟，再进行热矫直处理，热矫 直温度600~680°C，得外径公差：小于+1. 0 %，壁厚公差：小于10 %，外径不圆度：小于 0.4%，壁厚不均度：小于10%，直线度：小于0.5mm/m的精密内孔珩磨管。
[0017] 本发明的有益效果如下：利用本发明方法制作出的精密内孔珩磨管，综合性能好， 低温冲击韧性好，具有较高的旋转变形抗力及耐磨性，其屈服强度超过SOOMPa，通过采用冷 拔、热处理及矫直工艺，使所述的精密内孔珩磨管管体的机械性能、旋转变形抗力、低温冲 击功及耐磨性能达标，通过控制管体的几何尺寸、残余应力、形状偏差以及化学成份，能够 保证管体的机械性能、高的耐磨性、耐低温和高的旋转变形抗力，尺寸精密、表面光滑，其贮 油性能佳，使运转更为顺畅，无停顿情形，延长使用期限，适用于油压缸、气压缸、叉车、起重 机、堆高机、建筑机械、冲床等各式省力自动化机械工程。
【具体实施方式】：
[0018] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0019] 实施例一：
[0020] 以制备直径为159. 3mm并且孔壁壁厚为6. 3mm的27SiMn钢管为例，包括以下步 骤：
[0021] (1)、加热：将27SiMn管坯在环形炉中加热至1300°C，加热时间为4小时，从而保 证管坯加热均匀；
[0022] (2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1250°C，并目 控制穿孔偏心率为4%，对管坯进行目测检验，藉以去除管坯表面的毛刺、翘皮，如果管坯表 面出现或存在明显的即肉眼显见的凹坑、乳伤和裂纹，则应剔除，避免流入下一工序，以控 制管坯表面质量；
[0023] (3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为600°C，退 火时间为70min，得到退火硬度（HV)为210的退火管坯；
[0024] (4)、冷乳：将退火管坯引入乳管机冷乳，乳管机的机头架的往复次数为50次/ min，管还的每次送进长度为6mm/次，得到乳制管；
[0025] (5)、去应力退火：将乳制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退 火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化 的效果，退火温度为550°C，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷乳钢管的强度偏差，冷乳 钢管的炉内保持时间为10分钟；
[0026] (6)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：7%，酸洗时 间：35分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：2次，中和液PH值：9,再经清水池翻滚，翻滚次数：2 次；
[0027] (7)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：20%，磷 化液温度：68°C，磷化时间：10分钟，磷化液游离酸度：4,磷化液总酸度：45 ;
[0028] (8)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：55°C，皂化时间：8分 钟，皂化液PH值：8 ;
[0029] (9)、冷拔：将待冷拔管坯进行冷拔加工，得到冷拔管，冷拔工艺，模具塞头与管内 径间距：3mm，拔机最大拉拔力：350t，阜化管拔前停放时间：72h ;
[0030] (10)、热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为800°C，淬火介质为 水，回火温度在550°C，降低冷拔管的残余应力；
[0031] (11)、珩磨：选用数控珩磨机，工件回转，珩磨头作往复运动的加工形式，达到圆柱 度：0. 01mm，孔径偏差：0. 01mm，粗糙度：RaO. 25的高标准精度；
[0032] (12)、热矫直处理：在低温回火炉中保温45分钟，再进行热矫直处理，热矫直温度 600°C，得屈服强度（MPa) :805,外径公差：+0. 5%，壁厚公差：8%，外径不圆度：0. 3%，壁厚 不均度：6%，直线度：0. 4mm/m的精密内孔珩磨管。
[0033] 本实施例得到的产品经检测，所检项目符合GB/T3639-2009标准，产品合格，满足 了用户对屈服强度、尺寸偏差的要求。
[0034] -种精密内孔珩磨管与常规钢管的技术性能比较
[0036] 实施例二：
[0037] 以制备直径为139. 9mm并且孔壁壁厚为7. 9mm的27SiMn钢管为例，包括以下步 骤：
[0038] (1)、加热：将27SiMn管坯在环形炉中加热至1380°C，加热时间为5小时，从而保 证管坯加热均匀；
[0039] (2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1350°C，并目 控制穿孔偏心率为5 %，对管坯进行目测检验，藉以去除管坯表面的毛刺、翘皮，如果管坯表 面出现或存在明显的即肉眼显见的凹坑、乳伤和裂纹，则应剔除，避免流入下一工序，以控 制管坯表面质量；
[0040] (3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为700°C，退 火时间为90min，得到退火硬度（HV)为217的退火管坯；
[0041] (4)、冷乳：将退火管坯引入乳管机冷乳，乳管机的机头架的往复次数为60次/ min，管还的每次送进长度为7mm/次，得到乳制管；
[0042] (5)、去应力退火：将乳制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退 火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化 的效果，退火温度为650°C，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷乳钢管的强度偏差，冷乳 钢管的炉内保持时间为20分钟；
[0043] (6)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：19%，酸洗时 间：60分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：3次，中和液PH值：10,再经清水池翻滚，翻滚次数：3 次；
[0044] (7)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：30%，磷 化液温度：75°C，磷化时间：20分钟，磷化液游离酸度：7,磷化液总酸度：75 ;
[0045] (8)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：75°C，皂化时间：15 分钟，皂化液PH值：9 ;
[0046] (9)、冷拔：将待冷拔管坯进行冷拔加工，得到冷拔管，冷拔工艺，模具塞头与管内 径间距：5mm，拔机最大拉拔力：450t，阜化管拔前停放时间：96h ;
[0047] (10)、热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为900°C，淬火介质为 水，回火温度在650°C，降低冷拔管的残余应力；
[0048] (11)、珩磨：选用数控珩磨机，工件回转，珩磨头作往复运动的加工形式，达到圆柱 度：0. 02mm，孔径偏差：0. 02mm，粗糙度：RaO. 35的高标准精度；
[0049] (12)、热矫直处理：在低温回火炉中保温60分钟，再进行热矫直处理，热矫直温 度680°C，得外径公差：+0. 6%，壁厚公差：7%，外径不圆度：0. 35%，壁厚不均度：8%，直线 度：0. 32mm/m的精密内孔珩磨管。
[0050] 实施例三：
[0051] 以制备直径为140. 4mm并且孔壁壁厚为8. 3mm的27SiMn钢管为例，包括以下步 骤：
[0052] (1)、加热：将27SiMn管坯在环形炉中加热至1350°C，加热时间为4. 5小时，从而 保证管还加热均匀；
[0053] (2)、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1300°C，并目 控制穿孔偏心率为4. 5%，对管坯进行目测检验，藉以去除管坯表面的毛刺、翘皮，如果管坯 表面出现或存在明显的即肉眼显见的凹坑、乳伤和裂纹，则应剔除，避免流入下一工序，以 控制管还表面质量；
[0054] (3)、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为650°C，退 火时间为80min，得到退火硬度（HV)为215的退火管坯；
[0055] (4)、冷乳：将退火管坯引入乳管机冷乳，乳管机的机头架的往复次数为55次/ min，管还的每次送进长度为6. 5mm/次，得到乳制管；
[0056] (5)、去应力退火：将乳制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退 火管坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化 的效果，退火温度为600°C，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷乳钢管的强度偏差，冷乳 钢管的炉内保持时间为15分钟；
[0057] (6)、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：15%，酸洗时 间：45分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：2. 5次，中和液PH值：9. 5,再经清水池翻滚，翻滚次 数：2. 5次；
[0058] (7)、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：25%，磷 化液温度：70°C，磷化时间：15分钟，磷化液游离酸度：5,磷化液总酸度：65 ;
[0059] (8)、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：65°C，皂化时间：12 分钟，皂化液PH值：8. 5;
[0060] (9)、冷拔：将待冷拔管坯进行冷拔加工，得到冷拔管，冷拔工艺，模具塞头与管内 径间距：4mm，拔机最大拉拔力：390t，阜化管拔前停放时间：84h ;
[0061] (10)、热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为850°C，淬火介质为 水，回火温度在600°C，降低冷拔管的残余应力；
[0062] (11)、珩磨：选用数控珩磨机，工件回转，珩磨头作往复运动的加工形式，达到圆柱 度：0. 015mm，孔径偏差：0. 018mm，粗糙度：RaO. 32的高标准精度；
[0063] (12)、热矫直处理：在低温回火炉中保温55分钟，再进行热矫直处理，热矫直温 度650°C，得外径公差：+0. 6%，壁厚公差：8%，外径不圆度：0. 38%，壁厚不均度：7%，直线 度：0. 45mm/m的精密内孔珩磨管。
【主权项】
1. 一种高精度冷拔内孔珩磨管的制造方法包括如下步骤： (1) 、加热：将SAE1020管坯在环形炉中加热至1300~1380°C，加热时间为4~5小时， 从而保证管坯加热均匀； (2) 、穿孔：热管坯经穿孔机穿孔，穿孔后形成的毛管的温度控制在1250~1350Γ，并 目控制穿孔偏心率以及控制管坯表面质量； (3) 、退火：将管坯引入连续式退火炉中进行退火，并目控制退火温度为600~700°C， 退火时间为70~90min，得到退火硬度（HV)为210~217的退火管坯； (4) 、冷乳：将退火管坯引入乳管机冷乳，乳管机的机头架的往复次数为50~60次/ min，管还的每次送进长度为6~7mm/次，得到乳制管； (5) 、去应力退火：将乳制管引入加热炉中加热并且保温，随炉冷却后出炉，得到退火管 坯，目的在于确保钢管的强度，当退火温度过高时，加工应变恢复，不能得到加工硬化的效 果，退火温度为550~650°C，可以得到加工硬化的效果，为了除去冷乳钢管的强度偏差，冷 乳钢管的炉内保持时间为10~20分钟； (6) 、酸洗处理：将退火管坯进行酸洗，去除表面的锈皮，盐酸浓度：7~19%，酸洗时 间：35~60分钟，再中和池翻滚，翻滚次数：2~3次，中和液PH值：9~10,再经清水池翻 滚，翻滚次数：2~3次； (7) 、磷化处理：在管坯的表面形成磷酸锌的化学生成覆膜，磷酸锌浓度：20~30%， 磷化液温度：68~75°C，磷化时间：10~20分钟，磷化液游离酸度：4~7,磷化液总酸度： 45 ~75 ; (8) 、皂化处理：在覆膜上形成金属皂等润滑覆膜，皂化温度：55~75 °C，皂化时间： 8~15分钟，皂化液PH值：8~9 ; (9) 、冷拔：将待冷拔管坯进行冷拔加工，得到冷拔管，冷拔工艺，模具塞头与管内径间 距：3~5mm，拔机最大拉拔力：350~450t，阜化管拔前停放时间：72~96h ; (10) 、热处理：采用淬火后再回火的热处理工艺，淬火温度为800~900°C，淬火介质为 水，回火温度在550~650°C，降低冷拔管的残余应力； (11) 、珩磨：选用数控珩磨机，工件回转，珩磨头作往复运动的加工形式，达到圆柱度： 0. 01~0. 02mm，孔径偏差：0. 01~0. 02mm，粗糙度：RaO. 25~0. 35的高标准精度； (12) 、热矫直处理：在低温回火炉中保温45~60分钟，再进行热矫直处理，热矫直温度 600~680°C，得外径公差：小于+1.0%，壁厚公差：小于10%，外径不圆度：小于0.4%，壁 厚不均度：小于10%，直线度：小于〇. 5mm/m的精密内孔珩磨管。
【文档编号】B23P15/00GK105880934SQ201510021668
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月11日
【发明人】吴建兴
【申请人】无锡市神陆液压机件有限公司