為了獲得高精度幾何尺寸的空心坯,浙江至德鋼業(yè)有限公司采用預(yù)鉆孔坯料的不銹鋼管擴(kuò)孔工藝。與穿孔工藝相比較,擴(kuò)孔工藝的特點主要是采用鉆有小直徑通孔的坯料。擴(kuò)孔過程中空心坯不鐓粗,坯料被送入穿孔筒之后,將玻璃纖維束或擴(kuò)孔潤滑墊放進(jìn)坯料上端面的圓錐形中心孔內(nèi)(圖2-25),并在坯料的上端面撒上玻璃粉,再用特殊形狀的擴(kuò)孔頭(圖2-25),對準(zhǔn)坯料的孔向下推進(jìn),直至壞料下端產(chǎn)生沖余。在整個擴(kuò)孔過程中,下支承桿被鎖緊在下極限位置上。圖2-25所示為空心坯料擴(kuò)孔時,擴(kuò)孔頭的尺寸和形狀。
穿孔桿上的擴(kuò)孔頭在預(yù)鉆孔內(nèi)移動,保證了擴(kuò)孔后空心坯的同心度。為了我得高合金鋼、難變形材料的空心坯一般都采用擴(kuò)孔工藝。這是因為此類材料的變形抗力大,穿孔困難,或會引起穿后空心坯過大的壁厚不均。推薦的擴(kuò)孔頭尺寸列于表2-22。
注:1. 來自尼科波爾南方鋼管廠的經(jīng)驗。
2. 擴(kuò)孔頭的其余尺寸,根據(jù)擴(kuò)孔過程中金屬完全充滿坯料和穿孔筒間隙的條件以及為此使擴(kuò)孔頭和金屬之間在整個流動過程中保持潤滑劑的連續(xù)提供為條件來選擇。
3. 在試驗中,采用3C:2W8V鋼制造的無水冷卻和帶內(nèi)水冷的擴(kuò)孔頭。帶內(nèi)水冷的擴(kuò)孔頭的使用壽命比無水冷擴(kuò)孔頭的壽命高6~8次/只,達(dá)到80~100次/只。
在坯料的擴(kuò)孔過程中,擴(kuò)孔頭的錐形表面受到最大的磨損而形成劃道和凹陷缺陷,如圖2-26所示。立式穿孔機上使用的剪切環(huán)的磨損形式如圖2-27所示。
剪切環(huán)和支承頭的作用是在坯料穿(擴(kuò))孔過程中完成以下動作:封閉穿(擴(kuò))孔筒內(nèi)襯的下端面,減小穿(擴(kuò))孔余料的高度;完成穿(擴(kuò)孔空心坯下端面的定型;剪斷穿(擴(kuò))孔余料;從穿(擴(kuò))孔筒內(nèi)推出穿擴(kuò)孔后的空心坯。
剪切環(huán)和支承頭與加熱到高溫的坯料在穿(擴(kuò))孔及空心坯推出的整個同期內(nèi)直接接觸,一般的使用壽命為100~150次/只。其報廢的主要原因是棱緣翹曲和焊瘤。
圖2-28所示為25MN 立式穿(擴(kuò))孔機工模具裝配及其剪切環(huán)組件。
對擴(kuò)孔頭和剪切環(huán)間隙對空心坯端部質(zhì)量的影響試驗的結(jié)果認(rèn)為,擴(kuò)孔頭和剪切環(huán)的直徑差不應(yīng)該超過0.6mm,否則將會導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)脑龃鬀_余的直徑,提高金屬消耗系數(shù),并引起空心坯端部形狀的歪曲。應(yīng)該指出,擴(kuò)孔工藝的優(yōu)點是獲得的空心坯的幾何尺寸準(zhǔn)確,由于擴(kuò)孔工藝使用的坯料長度比較長,穿孔機的生產(chǎn)率比較高;缺點是坯料金屬的消耗較大,成材率比較低,并且增加了加工預(yù)鉆孔的設(shè)備與人力,提高了不銹鋼管的生產(chǎn)成本。
在預(yù)鉆孔坯料擴(kuò)孔時,擴(kuò)孔力可以按照實心坯料穿孔時,穿孔力計算結(jié)果的25~30% 來取。也可以按式(2-9)或式(2-19)計算: