專利名稱：用于金屬及合金管材拔制的雙向復(fù)合式芯頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬及合金管材的加工及管材拔制用模具領(lǐng)域，特別是一種新型管材拔制用芯頭。
以往金屬及合金管材拔制中所采用的控制管材內(nèi)徑及內(nèi)壁的芯頭有三種形式，即柱式芯頭(


圖1)；反錐式芯頭(圖2)；浮動(dòng)式芯頭(圖3)。柱式芯頭制作簡(jiǎn)單，用以拔制管材時(shí)，管材的內(nèi)表面光亮度好，但由于管內(nèi)壁與芯頭表面間摩擦力較大，使管材拔制時(shí)的道次減壁量受到很大限制，拔出的管材外表面光亮度不高，且延管的圓周方向存在周向殘余拉應(yīng)力。反錐式芯頭因其定徑區(qū)為弧形圓角，其制作工藝相對(duì)柱式芯頭要復(fù)雜。用該種芯頭拔制管材時(shí)，道次減壁量較大，管材外表面光亮度高，拉拔力較小，但管材內(nèi)表面光亮度不高。因芯頭定徑區(qū)為弧形，實(shí)際拔制過程中，芯頭定徑區(qū)與管內(nèi)壁為線接觸，在拔制軸線方向變形區(qū)內(nèi)無精整段存在，故易造成拔出管壁厚偏差較大，且平直度不好。浮動(dòng)式芯頭用于拔制管材，因芯頭須自平衡于變形區(qū)內(nèi)，故而對(duì)芯頭、外模的設(shè)計(jì)與加工均有較高精度要求。浮動(dòng)式芯頭無需芯桿連接，適合于小直徑細(xì)長(zhǎng)管的盤卷拔制，但對(duì)大直徑薄壁管材拔制，浮動(dòng)芯頭并不適用。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于金屬及合金管材拔制的雙向復(fù)合式芯頭，其特別適用于大直徑薄壁管的生產(chǎn)，且產(chǎn)品內(nèi)外表面質(zhì)量良好。
本實(shí)用新型提供了一種用于金屬及合金管材拔制的雙向復(fù)合式芯頭，其特征在于該復(fù)合式芯頭(1)為中空的啞鈴式結(jié)構(gòu)，兩部分工作區(qū)相互對(duì)稱，每個(gè)工作區(qū)由錐面減壁區(qū)(11)，柱面定徑精整區(qū)(12)構(gòu)成。芯頭(1)為硬質(zhì)合金體?；蚱胀ń饘俨牧媳砻驽円杂不湍?。本實(shí)用新型芯頭具有如下特點(diǎn)1．芯頭輪廓由柱面、錐面組合而成，形狀對(duì)稱，故加工工藝簡(jiǎn)單，制作效率高。
2．該芯頭可定期雙向交替工作，整體抗沖擊，振動(dòng)性能好，不易損壞，延長(zhǎng)了芯頭使用壽命。
3．常規(guī)的單向反錐式芯頭，其軸向長(zhǎng)度L一般是本雙向復(fù)合式芯頭長(zhǎng)度L的三分之二，顯而易見，對(duì)同樣的使用效果而言，本雙向復(fù)合式芯頭可節(jié)省芯頭用材料30％，大大降低了芯頭成本。
4．如前所述，用柱式芯頭拔制出的管材內(nèi)表面光亮度高而外表面光亮度不高；用反錐式芯頭拔制的管材外表面光亮度高而內(nèi)表面光亮度不高。使用該雙向復(fù)合式芯頭拔制出的管材內(nèi)外表面均平整光亮，其效果綜合了柱式芯頭與反錐式芯頭的優(yōu)點(diǎn)，從而避免了它們的缺點(diǎn)。
該雙向復(fù)合式芯頭，其定徑段與精整段重合，根據(jù)所拔制的材料及道次變形量，設(shè)計(jì)合理的芯頭參數(shù)β、b，芯頭在拔制過程中將極穩(wěn)定地位于變形區(qū)內(nèi)，無任何振動(dòng)發(fā)生，其結(jié)果使拔出的管材具有理想的表面平整度與母線平直度。
5．使用該芯頭拔制出的管材，沿管材圓周方向存在有殘余壓應(yīng)力。試驗(yàn)結(jié)果表明，通過調(diào)整拔制的道次加工率、芯頭參數(shù)β、b，可在一定范圍內(nèi)控制殘余壓應(yīng)力的大小。通常對(duì)于管材而言，圓周方向存在的殘余壓應(yīng)力，阻止了表面微細(xì)裂紋的發(fā)生機(jī)率，可提高管材承受內(nèi)壓的許用壓力，并可改善表面抗應(yīng)力腐蝕的性能。
6．用該雙向復(fù)合式芯頭拔制管材，有利于糾正管材壁厚偏差。拔制時(shí)，管材在?？谧冃螀^(qū)中經(jīng)歷的過程為空拉減徑--擴(kuò)張減壁--定徑精整。管材在空拉減徑階段，雖受擴(kuò)張減壁段的約束而不同于純粹空拉，但仍保持有空拉特征，而空拉是糾正管材壁厚偏差的最佳方法。在定徑精整段，因芯頭定長(zhǎng)精整區(qū)為有一定寬度b的柱面，使芯頭可穩(wěn)定地位于?？字?，芯頭軸線與拉拔軸線重合，避免了因芯頭擺而造成拔出管壁厚偏差。由此可見，用該雙向復(fù)合式芯頭拔制管材，其糾正管材壁厚偏差的效果優(yōu)于用柱式芯頭或反錐式芯頭。
7．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，拔制管材時(shí)，在同樣的道次加工率下，即同樣管坯經(jīng)一道次拔制成同樣尺寸，使用該雙向復(fù)合式芯頭所需的拔制力比使用柱式芯頭所需的拔制力低約20％，換句話說，即使用該芯頭拔制管材，可適當(dāng)加大道次加工率。其結(jié)果，在提高管材生產(chǎn)效率的同時(shí)，也降低了能源消耗。
以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例詳述本實(shí)用新型。
附
圖1為柱式芯頭。
附圖2為反錐式芯頭。
附圖3為浮動(dòng)式芯頭。
附圖4為雙向復(fù)合式芯頭。
附圖5為用雙向復(fù)合式芯頭拔制管材示意圖。
實(shí)施例根據(jù)成品管材對(duì)性能及尺寸公差，內(nèi)外表面的要求，選擇合適規(guī)格的坯管，設(shè)計(jì)好拉拔道次及道次變形參量，確定如下模具參量模角α(°)；模定徑精整區(qū)直徑D(mm)；模定徑精整區(qū)寬度B(mm)；芯頭角度β(°)；芯頭定徑精整區(qū)直徑d(mm)；芯頭定徑精整區(qū)寬度b(mm)。
將拉拔模(2)固定在拔模座內(nèi)；在用以連接芯頭的芯桿(3)上裝配芯頭(1)；調(diào)整芯頭(1)與拉拔模(2)之間的相對(duì)位置，以使拉拔管材過程中芯頭b段位于拉拔模B段中的適當(dāng)位置上并保持不變；將欲拉拔的管坯軋頭、內(nèi)表面潤(rùn)滑，套入芯頭上，用芯桿將管坯頂入?？字校芘魍獗砻鎳娡繚?rùn)滑劑，即可進(jìn)行拉拔。各道次的變形量、模具參量可不盡一樣，但操作程序完全相同。
采用該型雙向復(fù)合式芯頭已成功拔制了外徑φ47．60mm～φ65．0mm、壁厚t0．80mm的大直徑薄壁TP2銅管300余噸。表1是用外徑為φ77．0mm，壁厚為t3．20mm的擠制態(tài)TP2銅管拔制外徑為φ65．0mm、壁厚為t0．80mm的大直徑薄壁管的具體實(shí)施記錄。
表1　φ65．00×t0．80大直徑薄壁TP2銅管拔制參數(shù)
生產(chǎn)實(shí)踐證明，該雙向復(fù)合式芯頭綜合了柱式芯頭與反錐式芯頭的優(yōu)點(diǎn)，且可雙向交替使用，增長(zhǎng)了使用壽命，節(jié)約了芯頭材料，降低了芯頭生產(chǎn)成本。用該雙向復(fù)合式芯頭拉拔管材，可大大提高管材綜合質(zhì)量，獲得的管材內(nèi)外表面光亮平整，壁厚偏差小，母線平直度高。拔出的管材中存在的周向殘余壓應(yīng)力，提高了管材抗內(nèi)壓的許用應(yīng)力，改善了表面抗應(yīng)力腐蝕性能。使用該雙向復(fù)合式芯頭，可有效的提高管材生產(chǎn)效率，降低能源消耗。
綜上所述，該雙向復(fù)合式芯頭，無論從模具的設(shè)計(jì)制造方面還是從應(yīng)用于管材拔制方面，都有其獨(dú)到的特點(diǎn)，適合于模具及管材的工業(yè)化大生產(chǎn)。
權(quán)利要求1．一種用于金屬及合金管材拔制的雙向復(fù)合式芯頭，其特征在于該復(fù)合式芯頭(1)為中空的啞鈴式結(jié)構(gòu)，兩部分工作區(qū)相互對(duì)稱，每個(gè)工作區(qū)由錐面減壁區(qū)(11)，柱面定徑精整區(qū)(12)構(gòu)成。
2．按權(quán)利要求1所述的雙向復(fù)合式芯頭，其特征在于芯頭(1)為硬質(zhì)合金體。
3．按權(quán)利要求1所述的雙向復(fù)合式芯頭，其特征在于芯頭(1)為普通金屬材料表面鍍以硬化耐磨層。
專利摘要一種用于金屬及合金管材拔制的雙向復(fù)合式芯頭,其特征在于:該復(fù)合式芯頭為中空的啞鈴式結(jié)構(gòu),兩部分工作區(qū)相互對(duì)稱,每個(gè)工作區(qū)由錐面減壁區(qū),柱面定徑精整區(qū)構(gòu)成。本實(shí)用新型無論從模具的設(shè)計(jì)制造方面還是從應(yīng)用于管材拔制方面,都有其獨(dú)到的特點(diǎn),適合于模具及管材的工業(yè)化大生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B21C3/16GK2303692SQ9722195
公開日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1997年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月18日
發(fā)明者馮德明, 陳錫權(quán), 王文斌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所