[发明专利]一种用于钢管的皮尔格冷轧的工具设计方法

说明书

本发明的所属技术领域

本发明涉及一种塑性金属加工方法，尤其是涉及钢管的轧制生产，该方法可以在轧机上应用于钢管的皮尔格冷轧。

现有技术

对于提供轧件的物理机械参数和几何尺寸的稳定性的轧制过程的有效变形机制的实现，显著地由制造出的成形工具的工作表面的质量、其工作部件的结合的平滑度以及机械装置的潜能所限定，以再现出最接近所计算出的曲线的形状的工作表面的真实形状。

皮尔格加工工具可以包括轧机轧辊，该轧辊孔型脊部为抛物线形，以及断面减小的芯棒，该断面具有抛物线形的母线，因此轧辊孔型的脊部具有一个比芯棒的母抛物线要高的抛物线因子(发明人的美国申请号为№534261，国际分类号为B21B 21／02，I．E．№ 41，1976)。

皮尔格加工工具可以包括锥形芯棒和皮尔格轧辊，该皮尔格轧辊的孔型具有沿着展开的长度方向的减径区域、其母线与芯棒轴线的倾斜角大于芯棒母线的倾斜角的辊压区域、预调节区域和校准区域。于是预调节区域的母线与芯棒母线有一个倾斜角，它为芯棒母线倾斜角的0．5-0．9，并且该预调节区域的长度为辊压区域长度的0．3-0．6(发明人的美国申请号为№822937，国际分类号为B21B 21／02，I．E．№15，1981)。

皮尔格加工工具可以用于轧制锆合金涂层管(S．Reschke，A．Schaaund T．Grimmelsmann“VERBESSERUNG DESHERSTELLUNGSVERFAHRENS FUR ZIRCALOY-HULLROHRE”．Metall，1986，H，№ 4，S．338-346)，其特征如下：

-环模的开始部分具有弱减径区域；

-最大的变形出现在展开部分的前半部分；

-在工作区域的端部处的锥角最小(辊身周边为每10度0．04mm)。

从该原文中可以看出，当采用这些工具的时候，不可能完全避免小直径管的变形缺陷。

与所要求保护最接近的技术决策是把该皮尔格加工工具设计成这样，其中外部工具的校准部的展开部分和内部工具的外形具有不变的凹面形状，沿着整个加工长度方向主要是抛物线。

在这种情况中：

-内部工具以及外部工具的展开部分的不变的主要的抛物线的曲线是用同一的数学函数进行说明的并且可能有同样的抛物线参数；

-进入到校准区域中的曲线是相切的，并与圆柱形和锥形的主要形状重叠(FRG专利号№1777043，1971)。

内部和外部工具的抛物线曲线的几何形状并不取决于所轧制材料的物理机械性能。工具的外部和内部孔型的展开部分沿着其整个加工长度方向不变的凹面形状使锥形工具或其他形状的内部工具的变形变复杂了(Z．A Koff，P．M．Soloveytchik，V．A．Aljoshin，M．I．Grishpun“TubeCold Pilgering”．Metallurgizdat．Sverdlovsk．1962．Glen Stapleton“COLDPILGER TECHNOLOGY”．1682 W．216th Street．USA．1996)。

本发明的概述

该要求保护的发明通过几何尺寸的精确度和表面质量的提高、机械性能的稳定性并减少管缺陷从而解决这个问题。

该目的是通过创建出管坯的最佳变形机制来实现，该变形机制是通过采用根据金属的物理机械性能和管坯的轧制机制计算出的加工工具的设计方法来创建的。

技术效果是通过以下事实获得的，与制作成外部和内部成形工具形式的公知的工具设计方案相比较，沿着以抛物线形式的加工长度上在数学计算的基础上构造出孔型，-外部工具的孔型的展开部分的曲线以及内部工具的外形的几何形状是借助于多种不同的样条函数的形值点产生出来的(I．N．Bronshtein，K．A．Semendjaev“Handbook inmathematics”．Moscow．Radio and Communication．1985．)。

技术效果还可以通过以下事实获得，在每一个独立的外部或内部工具的轧制设计的每一阶段以成一体的曲线进行。这就可以使工具孔型的制造过程自动化(对于应用来说，例如，CNC)。

现有的管的皮尔格冷轧所用的工具的成形孔型的制造工艺，它根据二次或更高次因子的计算曲线设计出的，该工艺不能在它们相互的结合部分的点中提供平滑的过渡。

用于计算的样条函数的应用使得可能在现有的装置上的所述点中的经过加工的表面上提供平滑的过渡。