[发明专利]一种大口径薄壁无缝管旋转挤压成形方法

说明书

本发明提供一种大口径薄壁无缝管旋转挤压成形方法，管材坯料外径D₀、内径d₀在芯棒的作用下，产生以角速度ω的旋转运动和向左以速度υ的轴向运动，管材坯料依次通过中心形成圆形通道的挤压轮的挤压变形和校形轮的校正变形，获得外径为D、内径为d的高精度管材，挤压轮通过挤压轮用推力轴承与挤压轮用滚动轴承安装在右固定座上，挤压轮用推力轴承承受管材变形时的轴向推力，挤压轮用滚动轴承保证挤压轮在管材成形时能被动旋转；校形轮通过校形轮用推力轴承与校形轮用滚动轴承安装在左固定座上，校形轮用推力轴承承受管材变形时的轴向推力，校形轮用滚动轴承保证校形轮在管材成形时能被动旋转。本发明继承了挤压工艺三向压应力状态成形的优点。

技术领域

本发明涉及无缝管制造技术领域，具体涉及一种大口径薄壁无缝管的省力挤压成形和无缝管后续的精加工方法。

背景技术

目前，无缝钢管、不锈钢管及铜管的精加工，普遍采用冷轧工艺，也就是把表面粗糙的大壁厚管材加工成表面光洁的薄壁管材。常用无缝管的冷轧工艺，基本都是基于“罗克莱特冷轧管机(Rockright Mill)”的发明专利，利用该工艺冷轧大直径薄壁无缝管材是相当困难的。

随着航空航天、能源化工、船舶交通的快速发展，对高精度大口径薄壁管材的需求越来越迫切，例如我国核能用管90％以上依赖进口。高精度大口径薄壁管材目前可采用的生产方法(设备)主要有：大型罗克莱特冷轧管机、大型拉拔机、热轧厚壁管的内镗外车法、强力旋压法。大型罗克莱特冷轧管机投资成本巨大且轧辊凹形辊道中部与端部的线速度差别大易造成管坯开裂和大的壁厚差；大型拉拔机生产效率低且对材料的塑性要求严格、周期长成本高；热轧厚壁管的内镗外车法材料利用率与生产效率低下，刀杆长度太长刚度差，造成工件精度无法保证；强力旋压法管材长度较短，直径大于500mm长度大于8m的薄壁管材的强力旋压，目前国内正处于攻关阶段。

目前，高端无缝管制造过程中包含大量反复的冷轧、冷拔工艺过程，且受设备本身的影响，钢管产品的口径和质量都有很大的局限性。为此，研究开发适用于更为宽广金属材质低成本高效率大口径薄壁管新型加工制造方法，意义重大。

发明内容

本发明的目的是提供一种大口径薄壁无缝管旋转挤压成形方法，它能有效缩短工艺流程，配合目前现有的穿孔、挤压开坯机组将发挥最大的效益。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：

一种大口径薄壁无缝管旋转挤压成形方法，管材坯料外径D₀、内径d₀在芯棒进给率η＝(0.5～1)mm/r的作用下，产生以角速度ω的旋转运动，与向左以速度υ的轴向运动，其中υ＝(200～300)mm/min，管材坯料依次通过中心形成圆形通道的挤压轮的挤压变形和校形轮的校正变形，获得外径为D、内径为d的高精度管材，所述的圆形通道内壁的内径D₁，所述的管材坯料尺寸与成形的管材之间的尺寸关系满足如下关系：

D₁-D₀＝(0.1～0.2)mm，d₀-d＝(0.05～0.15)mm；

管材挤压成形用的挤压轮通过挤压轮用推力轴承与挤压轮用滚动轴承安装在右固定座上，挤压轮用推力轴承承受管材变形时的轴向推力，挤压轮用滚动轴承保证挤压轮在管材成形时能被动旋转；

管材挤压成形用的校形轮通过校形轮用推力轴承与校形轮用滚动轴承安装在左固定座上，校形轮用推力轴承承受管材变形时的轴向推力，校形轮用滚动轴承保证校形轮在管材成形时能被动旋转。