专利名称:金属管自增压润滑冷拔(空拔)加工技术的制作方法
本发明涉及金属管的压力润滑冷拔加工技术。特别是金属管自增压润滑冷拔(空拔)加工技术。
冷拔管时，即使采用令人满意的工艺润滑，仍有40～50%的总拔制力消耗在克服摩擦力方面。选择良好的润滑方式，是冷拔加工生产中的重要环节。目前，金属管的冷拔加工生产普遍采用的前处理，主要是进行化学处理，以便在冷拔时产生润滑作用，但这种润滑方法的缺点是润滑效果欠佳、成本高。近年来，广泛研究采用加压润滑法，加压方式采用高压泵或低压泵输送液体润滑剂，或采用将润滑剂压入压力管。但这种强制加压法设备费用高，在高压下压入时的压力损失大，密封也很困难，因而也不适合于现场生产中。
在B·C·ПЭРШИН等《ХОЛОДНОЕ ВОЛОЧЕНИЕТРУБ》，(М·，《МЕТАЛЛУРГИЯ》，1979)，74～125页第五章中阐述了一种采用润滑剂流体动力学送进用的有弹性元件装置(见图1)的压力润滑冷拔加工技术，这种压力润滑方法效果虽好，但由于结构复杂、稳定性差而未得到广泛应用。
鉴于目前冷拔管加工生产中，大都采用多道次的冷拔工艺，因而原材料消耗高，加工成本高。研究一种适合于工厂使用的冷拔道次延伸系数高的金属管压力润滑冷拔加工技术具有十分重要的意义。
本发明的目的是提供一种明显提高冷拔道次延伸系数，与现有工艺相比，减少冷拔道次 1/3 ～ 1/2 的金属管自增压润滑冷拔(空拔)加工技术。
本发明主要采用了带有弹性储压元件G并设计有六个工作带的冷拔(空拔)模具(见图2)和具有成压带的阶梯形锻头设计(见图4)。使金属管在拔制过程中产生增压润滑的功能，从而使冷拔道次延伸系数显著提高，总拔制力大幅度降低。
本发明使用的带有弹性储压元件G的冷拔(空拔)模具是采用耐磨、耐压材料制成的，在设计上由入口带A、第一减径带B、储压带C、增压带D、第二变形带E、定径带F等六个工作带构成。与一般冷拔(空拔)模具相比增加了C、D、E、F四个工作带，并在储压带C中装设了弹性储压带C中装设了弹性储压元件G，使润滑剂在模具的C、D带内形成自增压区。
现将模具各工作带的结构和作用叙述如下一、入口带AA工作带的作用与一般冷拔(空拔)模具相同，但本发明采用了较大的工作锥角α1(α1＝20°～30。)。A的长度a＝8～10毫米、直径d5＝D1+(4～6)毫米。
二、第一减径带BB工作带作为液压密封带和第一减径带而设计的，金属管在此处受到小量的压缩。B的长度b＝2～4毫米，直径d4＝D1-(2～4)毫米。
三、储压带C在C工作带内安放一个弹性储压元件G。C工作带的主要作用是储存拔制过程中产生的润滑剂压力。C的长度c＝10～12毫米，直径d3＝d4+(10～14)毫米。
四、增压带DD工作带是润滑剂的增压区，润滑剂在此处受到挤压而增压。D带的设计参考压力管原理设计，待加工金属管在D工作带的直径D2略小于模具增压带D的直径d2。高压润滑剂在D工作带受到挤压摩擦发热膨胀而使压力再升高。D的长度d＝18～25毫米、直径d2＝d4+(0.1～0.3)毫米。
五、第二变形带E金属管在此处急剧变形。E带长度的选择是工艺合理化的关键参数，它对拔制工艺中功率的消耗、壁厚的变化、打头的长度等都有直接的影响。E的长度e＝15～22毫米，工作锥角α2＝20°～35°。
六、定径带F定径带F是确定产品外径最终尺寸的工作带，同时也作为压力密封带而设计的。F的长度f＝4～6毫米、直径d1＝成品公称直径+(0.1～1.4)毫米。
七、弹性储压元件G(见图3)是采用耐油、耐压、耐磨的弹性材料制成的。G的外径P1＝d3-(1～2)毫米，内径P2＝d2+(2～3)毫米、厚度H＝c(储压带长度)-(1～2)毫米。
为了达到自增压润滑的目的，除对模具进行独特的设计外，本发明在锻头工艺设计上也采取了相应的措施。使锻头成为具有成压带的阶梯形结构(见图4)是本工艺的关键之一。成压带L2的长度＝c(模具储压带长度)+d(模具增压带长度)-(2～7)毫米、直径D2＝d2(模具增压带直径)-(2～4)毫米、打头长度L3与一般工艺相同。
上述这种独特设计的模具和锻头，使润滑剂在金属管的拔制过程中形成了以模具为泵体，金属管为活塞的柱塞泵式的自增压过程。这种自增压润滑过程如下在拔制前，将少量中性润滑剂加在模具的C、D带和锻头的L2处，在开始拔制时，锻头L2与模具E带首先紧密接触，当继续拔制时，锻头L1与模具B带也紧密接触了，因锻头L2带的直径小于模具B、C、D带的直径，这样就形成了一个两端被L2与E和L1与B的紧密接触面所密封的空间(此空间内充满了中性润滑剂)，当拔制继续进行，空间逐渐缩小，润滑剂被压缩而增压，随着拔制过程的继续进行，该空间趋向极小，润滑剂将产生很高的压力，高压润滑剂被挤入储压带C，并压缩弹性储压元件G后，润滑剂的压力达到最大值。与此同时，在拔制过程中，润滑剂又因受到挤压摩擦而发热，压力再度升高。经测试，在拔制过程中润滑剂的压力可达250～600kg/cm2(最大可达1000kg/cm2)。在整个拔制过程中，金属管被一层高压薄油层所分隔，从而使摩擦系数降至0.02～0.03，冷拔道次延伸系数达到1.9～2.20。(现有的工艺最高为1.6～1.7)。
本发明与现有技术相比具有以下区别1.本发明的润滑剂增压方式是以模具为泵体，金属管为活塞的柱塞泵式的自增压润滑过程。所形成的润滑剂压力高，最高达1000kg/cm2。
2.模具结构简单，并设计有润滑剂自增压区，锻头呈阶梯形结构并设计有成压带。
3.模具储压带中的弹性元件只作为储压元件。
4.冷拔道次延伸系数显著提高，最高可达到2.20。
本发明具有以下优点1.由于冷拔道次延伸系数高(1.9～2.20)，与原工艺相比，冷拔道次可减少 1/3 ～ 1/2 ，使生产周期缩短。
2.与原工艺相比，总拔制力降低48%。
3.产品质量好，壁厚均匀，表面光滑，残余应力少，用本工艺生产的钢管不经过热处理存放2～3个月也不会产生纵裂缺陷。产品弯曲度小，可消除波浪弯。
4.加工成本低，以加工20＃钢φ15×2.35毫米管为例，与原工艺相比，每吨降低成本240元。
5.本发明使用范围广，可用于黑色、有色金属和各种高强度低塑性合金的管、棒、丝的冷拔加工。
图1润滑剂流体动力学送进用的有弹性元件的装置。
〔1〕工作锥角为13°的硬质合金模具。
〔2〕6个弹性密封元件。
〔3〕总外壳。
〔4〕套筒。
〔5〕分离垫。
图2带有弹性储压元件设计有六个工作带的冷拔(空拔)模具。
〔A〕入口带入口带的长度a，直径d5，工作锥角α1〔B〕第一减径带第一减径带的长度b，直径d4〔C〕储压带储压带的长度c，直径d3〔D〕增压带增压带的长度d，直径d2〔E〕第二变形带第二变形带的长度e，工作锥角α2〔F〕定径带定径带的长度f，直径d1〔G〕弹性储压元件图3弹性储压元件〔P1〕弹性元件外径〔P2〕弹性元件内径〔H〕弹性元件厚度图4具有成压带的阶梯形结构的锻头〔L1〕待加工管坯 〔D1〕待加工管坯外径〔L2〕成压带 〔D2〕成压带直径〔L3〕打头长度 〔D3〕打头直径实施例一在15吨单链交流冷拔机上，以18米/分的速度将6-9米φ74×3.7毫米的20＃钢的管坯拔制成φ15×2.35毫米的成品管。
实施例二在15吨单链交流冷拔机上，以14米/分的速度将6-9米φ74×3.7毫米的45＃钢的管坯拔制成φ25×2.5毫米的成品管。
注上述的“原工艺”均指青岛钢厂现有的生产工艺。
权利要求
1.一种带弹性元件的模具的金属管压力润滑冷拔加工技术，其特征是采用设计有自增压区的冷拔(空拔)模具和呈阶梯形结构并设计有成压带的锻头。
2.根据权利要求
1所述的冷拔加工技术，其特征是设计有自增压区的冷拔(空拔)模具是由入口带A、第一减径带B、储压带C、增压带D、第二变形带E、定径带F等六个工作带构成。
3.根据权利要求
2所述的冷拔(空拔)模具，其特征是入口带A的工作锥角α1＝20°～30°、长度a＝8～10毫米、直径d5＝D1+(4～6)毫米。
4.根据权利要求
2所述的冷拔(空拔)模具，其特征是第一减经带B的长度b＝2～4毫米，直径d4＝D1-(2～4)毫米。
5.根据权利要求
2所述的冷拔(空拔)模具，其特征是储压带C的长度c＝10～12毫米、直径d3＝d4+(10～14)毫米。
6.根据权利要求
2所述的冷拔(空拔)模具，其特征是增压带D的长度d＝18～25毫米、直径d2＝d4+(0.1～0.3)毫米。
7.根据权利要求
2所述的冷拔(空拔)模具，其特征是第二变形带E的工作锥角α2＝20°～35°、长度e＝15～22毫米。
8.根据权利要求
2所述的冷拔(空拔)模具，其特征是定径带F的长度f＝4～6毫米、直径d1＝成品公称直径+(0.1～1.4)毫米。
9.根据权利要求
1、2、5所述的冷拔(空拔)模具，其特征是储压带C内安放有由耐压、耐油、耐磨弹性材料制成的弹性储压元件G，G的外径P1＝d3-(1～2)毫米、内径P2＝d2+(2～3)毫米、厚度H＝c(储压带C的长度)-(1～2)毫米。
10.根据权利要求
2所述的冷拔(空拔)模具，其特征是由耐压、耐磨材料制成的。
11.根据权利要求
1所述的冷拔加工技术其特征是呈阶梯形结构并设计有成压带的锻头的L3与一般冷拔工艺相同，成压带的长度L2＝d(模具增压带长度)+c(模具储压带长度)-(2～7)毫米、直径D2＝d2(模具增压带直径)-(2～4)毫米。
12.根据权利要求
1所述的冷拔加工技术其特征是润滑剂使用中性润滑脂。
专利摘要
本发明公开一种金属管的自增压润滑冷拔(空拔)加工技术。该技术采用独特设计的冷拔模具和锻头，在拔制过程中形成以模具为泵体，金属管为活塞的柱塞泵式的润滑剂加压过程，从而使冷拔道次延伸系数显著提高。与原工艺相比，冷拔道次减少1/3～1/2，生产周期缩短，产品成本降低。以加工20
文档编号B21C3/00GK86100348SQ86100348
公开日1987年5月20日 申请日期1986年2月4日
发明者蒋承纺 申请人:国营青岛钢厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan