王家聰，劉賢翠，韋金鈺，張嘉根

（徐州徐工液壓件有限公司技術中心，江蘇 徐州 221004）

鋼管冷拔工藝避免了金屬的切削加工，使材料利用率大幅度提升，冷拔效率也比車床機加工方式要提高數十倍。正是由于冷拔生產具有高效、節(jié)材、低成本等特點，油缸生產時大量采用冷拔鋼管?？墒牵浒武摴艿馁|量很大一部分取決于其原材料——熱軋鋼管，選擇滿足需要的熱軋鋼管對提高冷拔鋼管的質量特別重要。

連軋管機組生產的鋼管表面質量好，可是連軋管機組設備機架多，更換孔型慢，訂貨批量相對較大。斜軋管機設備具有產品更換孔型快，生產批量靈活的優(yōu)勢，故冷拔鋼管多采購斜軋鋼管作為原料管。通過斜軋工藝生產的部分熱軋鋼管內表面存在螺旋形軋痕，熱軋管和刮削缸體內孔螺旋如圖1 所示，該螺旋影響了冷拔鋼管的成品質量［1-4］。該螺旋的特征是：鋼管每個橫截面的壁厚值都呈正弦曲線變化，而且不對稱，鋼管截面的中心沿鋼管軸向呈螺旋狀［5-7］。此類鋼管在冷拔及后續(xù)的內孔刮削加工中，由于冷拔模具及刮削刀具都是在鋼管軸線上下浮動的，所以此內孔螺旋無法通過冷拔和刮削加工消除，使用該冷拔管制造的液壓油缸在使用中會產生活塞桿抖動與爬行現象。

本文介紹了一種新型冷拔模具，通過冷拔方法使鋼管內孔金屬在其橫截面方向產生周向流動，改善鋼管的內孔金屬分布，減輕甚至徹底消除鋼管內孔螺旋缺陷。

1 新型冷拔模具設計

新型冷拔內模如圖2 所示。該冷拔模具的內模在第一定徑帶D2圓周方向上均勻分布多個軸向的導流槽，冷拔時，依據金屬在變形過程中會自動流向阻力最小方向的變形原理，金屬材料在經過內模帶導流槽的第一定徑帶D2時，會流向導流槽底部方向（圖3a），鋼管內孔便產生了數條鼓出來的凸筋和數條凹槽，成了鋼管內孔金屬在圓周方向的第一次流動；當冷拔進行到第二圓柱定徑帶D1，導流槽底高出來的凸筋被壓平（圖3b），金屬由凸筋流向凹槽方向，在圓周方向進行了第二次流動。兩次金屬周向流動，都會使壁厚上的金屬進行均勻化變形，從而使得鋼管的內孔螺旋減輕甚至徹底消失。

圖2 設計的新型冷拔內模示意

2 應用示例

新設計的冷拔內模第二定徑帶直徑D1=160 mm，寬度為30 mm；左側的第一定徑帶直徑D2=157 mm，寬度20 mm，在第一定徑帶上均勻加工出10 個深度為2 mm 的凹槽，最低處直徑D3=153 mm，槽寬20 mm，槽的棱角修磨成圓弧過渡。

冷拔過程中，鋼管從內模與外模組成的縫隙里通過，在300 t 拉力作用下，鋼管從圖2（a）所示的左邊開始向右移動，在經過第一定徑帶D2上10 個凹槽時，鋼管會產生10 個寬度20 mm、最高2 mm的波峰與10 個寬度20 mm、最低2 mm 的波谷，此時金屬材料會自動向阻力小的方向流動，于是就產生了金屬圓周方向的變形。

繼續(xù)冷拔，鋼管移動到第二定徑帶D1，在減徑量3 mm、減壁量1.5 mm 的強大壓力作用下，將波峰與波谷壓平，金屬在從20 mm 寬度的波峰流向20 mm 寬度的波谷，在金屬的流動過程中進行了壁厚的二次均勻分配，又一次改善了鋼管的螺旋缺陷。

新的冷拔內模產生的均勻化流動是原冷拔模具無法產生的。使用原普通冷拔模具冷拔時，金屬只能夠在鋼管軸向流動，無法產生圓周方向的流動［8-13］。新型冷拔模具使鋼管金屬同時在軸向、周向產生均勻化變形，達到消除鋼管內孔螺旋缺陷的目的。

圖3 冷拔過程中金屬周向流動示意

3 結 語

新型冷拔模具使鋼管金屬發(fā)生了兩次由壁厚處向壁薄處的自由流動，根據金屬變形原理，金屬在變形過程中，會自動流向阻力最小的方向——材料的最薄處，所以新冷拔模具徹底解決了鋼管的周向壁厚偏差產生的螺旋現象。新模具加工出來的鋼管，壁厚均勻性更好，內孔螺旋缺陷減輕，內表面質量提高，消除了后續(xù)加工過程中液壓油缸缸筒的內孔尺寸波動因素和油缸的內孔螺旋現象，杜絕了油缸的抖動、發(fā)響現象。此方案只需要制造出一個新型內模，在冷拔生產中使用該新型內模，就可以解決原來的難題，擴大國內斜軋管機的產品應用范圍，也可以解決液壓油缸缸筒的內孔缺陷問題。目前，“一種可以改善鋼管內孔螺旋缺陷的冷拔模具”已經取得專利授權，專利號201721781397.8。