螺旋鋼管生產(chǎn)形成孔腔的原因是什么？

文章來源：http://m.isinai.cn 發(fā)布時間：2022-06-26 14:02:02 瀏覽次數(shù)：157

螺旋鋼管生產(chǎn)形成孔腔的原因是什么？

 螺旋鋼管斜軋時軋件由于做螺旋運動，軋件在變形區(qū)內(nèi)被反復碾壓。由于應力-變形狀態(tài)的影響，因此，軋件的中心產(chǎn)生縱向內(nèi)撕裂，這種撕裂稱為孔腔。一定成分的金屬在一定工藝變形條件下（加工溫度、變形速度、工具設(shè)計等），管坯徑縮率達到一定臨界值E，后，便沿軸心出現(xiàn)縱向微裂紋，進而形成孔腔。在頂頭前過早形成空腔，會造成大量內(nèi)折疊缺陷，惡化螺旋鋼管表面質(zhì)量，甚至成為廢品。因此在穿孔工藝中力求避免過早形成孔腔。孔腔形成原因歸根結(jié)底是由金屬的應力狀態(tài)決定的。

實際形成孔腔的原因有二：

 （1）“外端”的影響。大量試驗研究表明圓坯橫鍛的一次徑向壓縮率在6％以下時，最大塑性變形區(qū)僅發(fā)生在與工具接觸的表面附近，軸心區(qū)變形很小，特點類似雙鼓變形，一次徑縮率達到10％以上才出現(xiàn)類似單鼓變形的特點，但這里的雙鼓變形是發(fā)生在一個橫截面的內(nèi)部，于劇烈變形區(qū)I、III兩側(cè)還存在著變形很小的“外端”，這樣I、II區(qū)內(nèi)金屬的橫向流動，對兩側(cè)外端起了一種“楔入”作用，使軸心區(qū)II承受很強的橫向附加張應力。

a-壓縮率在6％以下；b-壓縮率在10％以上

 （2）表層變形。螺旋鋼管斜軋條件下表層金屬的塑性變形劇烈，金屬連續(xù)不斷地沿著軸向和切向流動，作為一個整體必然牽引著軸心區(qū)金屬不斷地流向表層，于軸心形成三向附加張應力。這樣，螺旋鋼管斜軋實心體軸心區(qū)的工作應力狀態(tài)，是在外力作用方向為壓應力，其他兩向為張應力。因為兩個因素在橫向引起的附加應力同向，所以橫向張應力的數(shù)值最高，增長速度最快。螺旋鋼管斜軋條件下金屬每被軋輥加工一次后完全恢復再結(jié)晶是不可能的，故上述的附加應力都將部分地以殘余應力形式保留下來，并隨反復加工次數(shù)的增加而積累增大。不管軋件如何轉(zhuǎn)動，這個應力場在軸心區(qū)的基本相位是不變的。于是當工作應力狀態(tài)發(fā)展到一定極限值后，相對主應力約45°的最大切應力方向上便開始產(chǎn)生切變形。經(jīng)多次反復，由于加工硬化和晶體內(nèi)部缺陷的存在，這些部分便在最大橫向張應力作用下出現(xiàn)裂紋，逐漸發(fā)展成軸心疏松區(qū)，形成孔腔。

 關(guān)于螺旋鋼管斜軋時孔腔的形成機理解釋很多。一般認為孔腔的形成是由于軋件受到了交變的剪切應力和橫向拉應力所致。螺旋鋼管斜軋時軋件做螺旋運動，軋件在旋轉(zhuǎn)加工時，中心部分受到交變的切應力和橫向拉應力。切應力使金屬產(chǎn)生滑移而形成微裂，拉應力使微裂擴展而形成宏觀的裂紋，這些裂紋擴大和連接而成孔腔。