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钛管端头轧制缺陷的原因

2019-12-23

       钛无缝管材在化工、航空航天等工业领域有较为广泛地应用。钛管厂家无缝管材的轧制一般采用往复式(即皮尔格式)冷轧管机进行加工,管材在变形过程中随着轧机的回转以及送进,逐渐进行减壁、减径,单位长度的管材在一个轧制道次中一般经过5~10次轧制、精整才能获得工艺要求的管材尺寸规格。

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       钛无缝管材冷加工一般采用两辊(LG)和多辊(LD)轧机进行多道次轧制。LG轧机可进行大减径、减壁加工,但是轧制后尺寸精度较低,管端部易出现开裂、凹凸不齐等现象,对于开裂现象,主要通过管坯加工前修磨、平齐等方法可解决;对于出现的管端不齐,类似“鱼嘴”状现象,在后续加工过程中需进行平头处理,否则会造成插头闷车事故,因此,本文从工艺、工模具、设备等方面进行分析,旨在找出引起管端凹凸不齐的原因,采取有效措施进行解决。

       纯钛管材经过开坯轧制时,在一个道次内一般要经过多次精整,轧成需要的管材规格后,管材端部一般会出现1?2mm的轻微的起伏。该批管材在原材料及工艺方面与之前生产的管材无差别,但是出现较为严重的凹凸起伏现象,长度达70mm,占管材长度的1%,从加工前后外径及壁厚测试结果来看,试样壁厚的波动较大,凸部位测量数据平均壁厚2.33mm,凹部位测量数据平均壁厚2.60mm,两者壁厚差值达到了0.27mm,而正常轧制后的管材端部壁厚偏差为0.05-0.10mm,壁厚的偏差必然引起延伸系数的不同,可以说端部管材轧制时减壁量的不均是造成管端头不齐的直接原因,因此,造成管端凹凸不齐可能是设备或工模具所致。

       由工模具引起的壁厚不均有齿轮齿条的安装、模具的对正、模具开口度等因素。经过测量,上下模具孔型的开口度相差0.05°;塞尺测量孔型间隙0.05mm,齿轮与齿条间隙约1.6mm;齿条在机架上固定无松动现象,定位块无变形;孔型左右错位切.02mm,零线对齐。以上测量数据表明,模具的安装均在设计要求范围内。

       由设备原因引起的壁厚不均有送进量、回转角度、动作的协调性等原因。轧制车速及送进量按照工艺要求执行,设备运行过程中,在后死点回转及送进,在前死点回转,动作协调,未发现回转送进动作提前及滞后的现象;观察回转角度为52°-53°,在设备设计要求范围之内;继续测量轧制时的送进量,发现送进量均匀,但是发现管材在送进时,与管坯同轴的芯杆前后窜动较大,达到了10mm,按照要求芯杆在轧制时的前后窜动量不应该大于0.5mm,否则会严重影响轧制时的芯棒位置的准确性,进一步检查发现芯杆与芯杆小车连接处花键间隙为20mm,超出间隙8mm的要求。当钛管材在后死点送进时,由于花键与芯杆间隙过大,必然导致管坯前进时芯杆也在前进,这样在轧制时与芯杆相连接的芯棒的位置发生了较大的变化,即:芯棒与孔型的位置不再是工艺设定的位置,而是前移。这样当轧制到前死点时,管材实际上被轧到较薄的尺寸;但是虽然芯杆在跟着管坯往前走,花键前端的弹簧此时却一直受力,当孔型走到前死点时,管材的内孔与芯棒脱开,此时弹簧将芯杆后推,这样芯棒也后退,此时孔型对管材轧制后的侧边壁厚较厚的部位进行均整,但是由于芯棒的后退,该均整的壁厚较厚的部位却未均整,于是造成了壁厚的较大差异。调整芯杆与芯杆小车连接处花键间隙,通过调整后,发现管端头不齐现象消失。

      芯杆与芯杆小车连接处花键间隙过大及由此导致的芯棒位置严重移位是造成此次管坯轧制后管材端部凹凸不齐的主要原因。


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