專利名稱：用冷拔法制造超薄壁金屬管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬管的冷拔法， 金屬管的薄壁方面的可制造范圍、 屬管的方法。
特別是提供飛躍性地擴(kuò)大了 并且由冷拔法制造超薄壁金
背景技術(shù)：
當(dāng)金屬管在熱加工的狀態(tài)下不能滿足品質(zhì)上、強(qiáng)度上或尺 寸精度上的要求時，要被送入冷加工工序。作'為冷加工工序，
通常有使用拉模(dice)和頂頭，或使用拉模和芯棒的冷拔法 以及使用皮爾格式冷軋機(jī)的冷軋法。
在冷拔法中，用縮口機(jī)-使管坯的管端縮徑，通過進(jìn)行酸洗 來除去表面的氧化皮等后進(jìn)行潤滑處理，再將管坯從拉模中通 過進(jìn)行拉拔。冷拔法有頂頭拉伸、浮動頂頭拉伸、芯棒拉伸以 及空拉，這些方法都是通過拉模來進(jìn)行縮徑加工的。("第3版鐵 鋼便覽第3巻(2)條鋼'鋼管'軋制通用設(shè)備1158~1183頁" 等)。
圖l為以往的縮徑拉拔法的說明圖，圖l的(a)表示頂頭 拉伸，圖l的(b)表示芯棒拉伸。
圖l的(a)所示的頂頭拉伸是最普通的拉拔法，該方法是 將頂頭3插入到管坯1內(nèi)，用夾具6夾住管坯1的管端使管坯1從 拉模2中通過，沿圖中的附圖標(biāo)記X所示的箭頭方向進(jìn)行拉拔的 方法。該方法^更于更換頂頭、操作性也4艮優(yōu)良，并且加工度也 較大。
另外，在圖l的(b)所示的芯棒拉伸是將芯棒5插入到管 坯l內(nèi)，與上述方法相同，使管坯1從拉才莫2中通過進(jìn)行拉拔的方法。該方法由于利用芯棒對管的內(nèi)表面進(jìn)行加工，因此，即 使是細(xì)徑管也能制造出內(nèi)表面美觀且尺寸精度較高的制品管
7,用于制造原子能用等高級管。
冷拔所4吏用的4立床大部分是電動才幾驅(qū)動的鏈?zhǔn)嚼玻?<旦也 可以是油壓式的、水壓式的。
在金屬管的冷拔工序中，在管材料的外表面與拉模表面之 間，以及在管材料的內(nèi)表面與頂頭外表面或管材料的內(nèi)表面與 芯棒外表面之間存在摩擦阻力，由于要克服這些阻力進(jìn)行拉拔， 因此，在管材料上沿長度方向產(chǎn)生張力。當(dāng)該張力除以拉拔后 的截面面積所得的張力應(yīng)力變高時，管開始被拉細(xì)，若張力應(yīng) 力達(dá)到管材料的變形阻力，管便會斷裂。當(dāng)然，管的壁厚越薄、 長度方向上的張力應(yīng)力就越大，管就越容易斷裂，因此，壁厚 減小率自然有限度。因此，在壁厚減小率較大的拉拔中，需要 增加拉拔次數(shù)而反復(fù)進(jìn)行拉拔作業(yè)，而且每次拉拔均需要進(jìn)行 潤滑作業(yè)，導(dǎo)致成本高。另外，在管材料的加工硬化顯著時， 還需要進(jìn)行退火作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而做成的，其課題在于提供能飛躍 性地擴(kuò)大金屬管的薄壁方面的可制造范圍的冷拔法以及用冷拔 法制造超薄壁金屬管的方法。另外，雖然本發(fā)明是以薄壁的主 要是無縫金屬管作為對象的，但是在薄壁的焊接金屬管中，有 時會在焊接部或熱影響部產(chǎn)生壁厚不均勻而需要對壁厚進(jìn)行矯 正，因此，本發(fā)明的對象也包括焊接金屬管。
為了解決上述問題，本發(fā)明人根據(jù)以往的問題點進(jìn)行了研 究，得到了以下見解，從而完成了本發(fā)明。
通常，管材塑性加工中的壁厚加工是通過沿管的長度方向?qū)懿牧线M(jìn)行拉伸加工來完成的。即，在管材的冷拔中，在拉 模與頂頭或拉模與芯棒之間進(jìn)行壁厚加工的情況下， 一 邊進(jìn)行 縮徑一邊進(jìn)行拉拔，沿長度方向進(jìn)行拉伸。這樣，由于僅沿長 度方向拉伸，因此，壁厚壓下量受到限制，難以實現(xiàn)薄壁化。
本發(fā)明人解釋成，由于在對管材進(jìn)行塑性加工而壓薄壁厚 時，僅沿長度方向進(jìn)行拉伸，因此，壁厚壓下量受到限制，從 而難以進(jìn)一步實現(xiàn)薄壁化，本發(fā)明人認(rèn)為，若在使冷拔法壓薄 管材的壁厚時，在沿長度方向進(jìn)行拉伸的同時也沿管周方向進(jìn) 行拉伸，則能夠避免上述問題。順便對使用環(huán)形材料軋機(jī)軋制 環(huán)狀品這樣的極端情況進(jìn)行了研究，由于環(huán)狀材料只沿環(huán)周方
向一皮^立伸、而不沿長度方向(軸心方向)^皮4i伸，因此，可以 不受限制地壓薄壁厚。
在拉拔工序中，為了一邊沿管周方向拉伸一邊沿長度方向 拉伸，例如，只要采用拉模直徑從嚙入入口側(cè)朝向加工出口側(cè) 逐漸擴(kuò)大的整體才莫(solid dice),以及頂頭或芯才奉直徑同樣乂人 嚙入入口側(cè)朝向加工出口側(cè)逐漸擴(kuò)大的頂頭或4偉狀芯才奉， 一邊 使管材料的擴(kuò)徑 一 邊減小壁厚地進(jìn)行拉拔即可。
本發(fā)明是基于上述見解而完成的，其主旨在于用下述 (1) ~ ( 3 )所示的用冷拔法制造超薄壁金屬管的方法。
(1 ) 一種用冷拔法制造超薄壁金屬管的方法，該方法是 使用拉床制造超薄壁金屬管的方法，其特征在于，將對管的一 端實施了擴(kuò)口加工的管坯插入到拉才莫直徑乂人嚙入入口側(cè)朝向加 工出口側(cè)逐漸擴(kuò)大的整體模內(nèi)，再將頂頭或芯棒直徑從拉模的 嚙入入口側(cè)朝向加工出口側(cè)逐漸擴(kuò)大的頂頭或4偉狀芯一奉4*入到 管坯內(nèi)，用夾具夾住實施了擴(kuò)口加工的部分，沿乂人嚙入入口側(cè) 朝向加工出口側(cè)的方向拉拔管坯，從而在整體才莫與頂頭或整體 模與錐狀芯棒之間， 一 邊使內(nèi)外徑同時擴(kuò)大 一 邊減小壁厚地進(jìn)行拉伸。在這種情況下，理所當(dāng)然，如果不使內(nèi)徑的擴(kuò)徑量大 于外徑的擴(kuò)徑量，則不能實現(xiàn)壓薄壁厚。
(2) 在上述(1)中，雖然說明了一邊同時擴(kuò)大內(nèi)外徑一 邊減小壁厚的塑性變形，但是，管材的擴(kuò)徑變形不一定僅指使 內(nèi)外徑同時擴(kuò)大的塑性變形。在塑性學(xué)方面來說，將使管材的 壁厚中心直徑(內(nèi)徑和外徑的平均直徑)擴(kuò)大的塑性變形統(tǒng)稱 為擴(kuò)徑變形。
因此，即使在外徑不變的情況下僅使內(nèi)徑擴(kuò)大，也能可靠 地擴(kuò)大壁厚中心直徑，因此，形成擴(kuò)徑變形。
(3) 進(jìn)而，即使在外徑縮小的情況下，在內(nèi)徑的擴(kuò)徑量 大于外徑的擴(kuò)徑量時，也會使壁厚中心直徑擴(kuò)大，形成擴(kuò)徑變 形。
在此，內(nèi)徑或外徑的擴(kuò)徑比意味著冷拔后的金屬管的內(nèi)徑 或外徑除以冷拔前的金屬管的內(nèi)徑或外徑的比率。所謂外徑的 縮徑比是指外徑的擴(kuò)徑比小于l。


圖l為以往的縮徑拉拔法的說明圖，圖l的(a )表示頂頭 拉伸，圖l的(b)表示芯棒拉伸。
圖2為 一 邊使內(nèi)徑以及外徑同時擴(kuò)大 一 邊減小壁厚地進(jìn)行 拉伸的本發(fā)明的擴(kuò)徑拉拔法的說明圖，圖2的(a)表示頂頭拉 伸，圖2的(b)表示芯棒拉伸。
圖3表示在外徑不變的情況下一邊使內(nèi)徑擴(kuò)大一邊減小壁 厚地進(jìn)行拉伸的本發(fā)明的擴(kuò)徑拉拔法的說明圖，圖3的(a)表 示頂頭拉伸，圖3的(b)表示芯棒拉伸。
圖4表示一邊使外徑縮小、使內(nèi)徑擴(kuò)大一邊減小壁厚地進(jìn) 行拉伸的本發(fā)明的擴(kuò)徑拉拔法的說明圖，圖4的(a)表示頂頭拉伸，圖4的(b)表示芯棒拉伸。
具體實施例方式
如前所述，本發(fā)明為通過使用拉床的冷拔法制造超薄壁金 屬管的方法。本發(fā)明的第l實施方式為一種用冷拔法制造超薄 壁金屬管的方法，該方法為使用拉床制造超薄壁金屬管的方法， 其特征在于，將對管的一端實施了擴(kuò)口加工的管坯插入到拉模 直徑從嚙入入口側(cè)朝向加工出口側(cè)逐漸擴(kuò)大的整體模內(nèi)，再將 頂頭或芯棒直徑從拉模的嚙入入口側(cè)朝向力口工出口側(cè)逐漸擴(kuò)大 的頂頭或錐狀芯棒插入到管坯內(nèi)，用夾具夾住實施了擴(kuò)口加工 的部分，沿從嚙入入口側(cè)朝加工出口側(cè)的方向拉拔管坯，從而 在整體模與頂頭或整體模與錐狀芯棒之間， 一邊使內(nèi)外徑同時 擴(kuò)大一邊減小壁厚地進(jìn)行拉伸。
另外，為了使管材的上述擴(kuò)徑拉拔方法實用化，冷拔的操 作方法與以往的拉拔方法相比，希望具有以下所述的改變。
第l,用擴(kuò)口機(jī)對管坯的管端進(jìn)行擴(kuò)經(jīng)使其成為錐狀。作 為擴(kuò)口沖幾，例如，可以采用沖齊壓擴(kuò)大方式。第2,對一皮擴(kuò)口加 工后的管坯進(jìn)行酸洗、潤滑處理之后，將該管坯從整體模的加 工出口側(cè)導(dǎo)入到拉模內(nèi)，在具有大于管坯外徑的內(nèi)表面限制直 徑的頂頭或錐狀芯棒與整體模之間 一 邊進(jìn)行擴(kuò)徑 一 邊進(jìn)行拉 拔。第3,對頂頭或錐狀芯棒的支承也從拉模的加工出口側(cè)進(jìn) 行。雖然存在附屬設(shè)備集中在拉模的加工出口側(cè)的難點，但是 能夠拉拔出薄壁金屬管，因此的利大于弊。
將本發(fā)明的實施方式示于圖2中。圖2的(a)表示頂頭拉 伸，圖2的(b)表示芯棒拉伸。如圖2的(a)及(b)所示， 自拉模直徑從拉模的嚙入入口側(cè)(圖中的整體模12的左側(cè))朝 向加工出口側(cè)(圖中的整體模12的右側(cè))擴(kuò)大的整體模12的加工出口側(cè)將經(jīng)擴(kuò)口加工了的管坯1插入到整體模12內(nèi)。進(jìn)而， 將直徑從整體模12的嚙入入口側(cè)朝向出口側(cè)擴(kuò)大且加工最大 直徑大于管坯1外徑的頂頭13或錐狀芯棒15插入到管坯1內(nèi)，用 夾具6夾住經(jīng)擴(kuò)口加工后的管坯1的管端，朝以圖中的附圖標(biāo)記 X所示的箭頭方向進(jìn)行拉拔。通過該操作，在頂頭13與整體模 12或錐狀芯棒15與整體模12之間 一 邊擴(kuò)徑 一 邊拉拔管坯1 。
通過上述那樣的工序，將具有外徑do以及壁厚to的管坯l 擴(kuò)徑拉拔成具有外徑d以及壁厚t的制品拉拔管17。
本發(fā)明的第2實施方式是采用在外徑不變的狀態(tài)下 一 邊僅 使內(nèi)徑擴(kuò)大一 邊減小壁厚地進(jìn)行拉伸的冷拔法制造超薄壁金屬 管的方法，另外，第3實施方式是采用一邊使外徑縮小、使內(nèi) 徑擴(kuò)大且使內(nèi)徑的擴(kuò)徑量大于外徑的縮徑量， 一邊減小壁厚地 進(jìn)行拉伸的冷拔法制造超薄壁金屬管的方法。本發(fā)明的上述實 施形式分別示于圖3以及圖4中。圖3及圖4的(a)表示頂頭拉 伸，圖3及圖4的(b)表示芯棒拉伸。用與在上述圖2中說明過 的方法相同的方法，在頂頭13與整體模12或錐狀芯棒15與整體 模12之間 一 邊進(jìn)行擴(kuò)徑一邊進(jìn)行拉拔。
實施例
為了確認(rèn)本發(fā)明的用冷拔法制造超薄壁金屬管的方法的效 果，進(jìn)行以下3個例子的試驗，并對試驗結(jié)果進(jìn)行了評價。另 外，由于芯4奉^立伸時的作用以及效果與頂頭^:伸時的作用以及 效果基本相同，因此，在本實施例中僅對頂頭^i伸進(jìn)行說明。
本發(fā)明例l
將通過曼內(nèi)斯曼芯棒式無縫管軋機(jī)工藝制造出的外徑 34.0mm、壁厚3.5mm的18。/。 Cr - 8 % Ni不銹鋼管作為試馬全管 坯，在冷拔工序中進(jìn)行了擴(kuò)徑拉拔，使其外徑為50.8mm、壁 厚為1.6mm。試驗條件以及結(jié)果歸納如下。
錐狀整體才莫直徑D=34.0 ~ 50.8mm 頂頭直徑dp=47.5mm 管坯外徑do=34.0mm 管坯壁厚to=3.5mm 拉拔后的管外徑d=50.8mm 拉拔后的管壁厚t二1.6mm 外徑擴(kuò)徑比d/do= 1.49 拉伸比to(do-to)/{t(d-t)}= 1.36 (壁厚/外徑)比t/d=3.15%
壁厚中心直徑的擴(kuò)徑比(d-t) /(do - to)=1.61
本發(fā)明例2
將通過曼內(nèi)斯曼芯棒式無縫管軋機(jī)工藝制造出的外徑 50.8mm、壁厚4.5mm的18% Cr - 8 % Ni不《秀鋼管作為試驗管 坯，在冷拔工序中進(jìn)行擴(kuò)徑拉拔，使其外徑為50.8mm、壁厚 為1.8mm。
試驗條件以及結(jié)果歸納如下。
錐狀整體才莫直徑D=50.8 ~ 50.8mm
頂頭直徑dp=47.8mm
管坯外徑do=50.8mm
管坯壁厚to=4.5 mm
拉拔后的管外徑d=50.8mm
拉拔后的管壁厚t二1.8mm
外徑擴(kuò)徑比d/do- 1.00
拉伸比to(do-to)/{t(d-1)} = 2.36
(壁厚/外徑)比t/d=3.54%
壁厚中心直徑的擴(kuò)徑比(d-t) /(do-to)=1.06本發(fā)明例3
將通過曼內(nèi)斯曼芯棒式無縫管軋機(jī)工藝制造出的外徑 53.4mm、壁厚5.5mm的18% Cr - 8% Ni不銹鋼管作為試驗管 坯，在冷拔工序中進(jìn)行擴(kuò)徑拉拔，使其外徑為50.8mm、壁厚 為2.0mm。
試驗條件以及結(jié)果歸納如下。
錐狀整體模直徑D=53.4~ 50.8mm
頂頭直4圣dp=47.4mm
管坯外徑do=53.4mm
管坯壁厚to=5.5mm
拉拔后的管外徑d=50.8mm
拉拔后的管壁厚t=2.0mm
外徑擴(kuò)徑比d/do = 0.95
拉伸比to(do-to)/{t(d-t)} = 2.70
(壁厚/外徑)比:t/d=3.94%
壁厚中心直徑的擴(kuò)徑比(d-t) /(do - to)二1.02 通過上述3例實驗獲得的鋼管的內(nèi)外表面美觀，品質(zhì)上無 特別問題。另外，在用以往的縮徑拉拔法進(jìn)行冷拔時，18% Cr -8。/。Ni不銹鋼管在外徑為50.8mm的情況下可制造出的最小 壁厚至多為2.4mm左右，可見本發(fā)明的擴(kuò)徑拉拔法的效果顯 著。
工業(yè)實用性
采用本發(fā)明的用冷拔法制造超薄壁金屬管的方法，能飛躍 性地擴(kuò)大用冷拔法制造金屬管的薄壁方面的可制造范圍。若采 用本發(fā)明的方法，能經(jīng)濟(jì)且穩(wěn)定地制造具有以往的冷加工無縫 金屬管的約2/3以下壁厚的無縫金屬管，則可以用通過本發(fā)明法 制造出的具有高可靠性的超薄壁無縫金屬管來代替TIG焊接管、激光焊接管等薄壁焊接金屬管。另外，若能穩(wěn)定地制造壁
厚為0.6 ~ 0.8mm以下的超薄壁無縫金屬管，則也可適用于彩色 激光打印機(jī)的加熱套、彩色激光打印機(jī)的加壓輥或者燃料電池 的電池盒等高科技領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種用冷拔法制造超薄壁金屬管的方法，該方法為使用拉床制造超薄壁金屬管的方法，其特征在于，將對管的一端實施了擴(kuò)口加工的管坯插入到拉模直徑從嚙入入口側(cè)朝向加工出口側(cè)逐漸擴(kuò)大或縮小的整體模內(nèi)，再將頂頭或芯棒直徑從拉模的嚙入入口側(cè)朝向加工出口側(cè)逐漸擴(kuò)大的頂頭或錐狀芯棒插入到管坯內(nèi)，用夾具夾住實施了擴(kuò)口加工的部分，沿從嚙入入口側(cè)朝向加工出口側(cè)的方向拉拔管坯，從而在整體模與頂頭或整體模與錐狀芯棒之間，一邊使作為管坯的外徑和內(nèi)徑的平均值的壁厚中心直徑擴(kuò)大一邊減小壁厚地進(jìn)行拉伸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用冷拔法制造超薄壁金屬管的方 法，其特征在于， 一邊使內(nèi)徑及外徑同時擴(kuò)大且使內(nèi)徑的擴(kuò)徑 量大于外徑的擴(kuò)徑量， 一邊減小壁厚地進(jìn)行拉伸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用冷拔法制造超薄壁金屬管的方 法，其特征在于，在外徑不變的狀態(tài)下一邊僅使內(nèi)徑擴(kuò)大一邊 減小壁厚地進(jìn)行拉伸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用冷軋法制造超薄壁金屬管的方 法，其特征在于， 一邊使外徑縮小、使內(nèi)徑擴(kuò)大且使內(nèi)徑的擴(kuò) 徑量大于外徑的縮徑量， 一 邊減小壁厚地進(jìn)行拉伸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用冷拔法制造超薄壁金屬管的方法，該方法采用拉床制造金屬管，在該方法中，采用了拉模直徑從嚙入入口側(cè)朝向加工出口側(cè)逐漸擴(kuò)大或縮小的整體模，以及頂頭或芯棒直徑從上述模的入口側(cè)朝向加工出口側(cè)逐漸擴(kuò)大的頂頭或錐狀芯棒，通過一邊使管材的壁厚中心直徑擴(kuò)大一邊減小壁厚地進(jìn)行拉拔，能夠獲得驚人的壁厚縮小。
文檔編號B21C1/16GK101600520SQ200880000300
公開日2009年12月9日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者林千博 申請人:住友金屬工業(yè)株式會社