冷加工缺陷.doc

冷轧时钢管的缺陷、产生原因及消除办法一、二辊式冷轧管机轧管缺陷二辊式冷轧管机轧管时最常出现的产品缺陷有：折叠，凹陷，过大的波纹，内表面上的凹陷和擦伤，直径和壁厚的超差以及壁厚不均，等。1.1 折叠 在机架的正行程中，金属进到了扎槽块之间的间隙中，在工作锥的侧表面上形成了耳子。在机架的返行程时，这些耳子被轧槽块压到工作锥的表面中去。所形成的缺陷就是折叠。由于轧制时管料在一个轧制周期中要回转一次，所以折叠在管子表面呈螺旋分布。轧槽块之间的间隙太大，间隙分布不均匀，孔型各部分的宽度不够，芯棒尺寸同孔型形状不相符合，送进量大小不均匀或者管料猛进以及管料停止回转等，这些原因都会促使在工作锥上形成侧面耳子和在管子表面上形成折叠。如果轧槽块之间的间隙大大，应该重新调整间隙。当孔型各个部分的宽度不够时，可以找出金属被孔型凸缘“啃掉”的地方，并用风动砂轮研磨孔型，加大孔型宽度较小部分的开口度。芯棒尺寸同孔型形状不符会引起金属的集中压下而出现耳子。为了消除这种现象，可换上芯棒圆锥母线斜度较大的芯棒。在送进量大小不均匀或者在管料猛进的情况下，应该消除它们产生的原因。如果管料停止了回转可调整一下前卡盘。1.2 凹陷管子表面上的凹陷多发生在孔型的预精整段部分以及当机架返行程时管子不在芯棒上辊轧的情况下。形成凹陷的原因是：轧槽块之间的间隙太大和孔型预精整部分侧壁的开口太陡，轧槽块在水平面内互相错开以及轧槽块表面上有缺陷等。凹陷多半出现在轧制薄壁管时。当轧槽块之间的间隙太大和孔型预精整部分侧壁开口太陡时，在机架的正行程中金属充满了孔型的侧壁开口部分并被孔型的凸缘切割，被切割部分的金属在返行程轧制时被压到管子的表面下而形成凹陷。由于管子回转，管子表面上的凹陷一般呈螺旋分布。当轧槽块两侧的间隙不等时，凹陷可能只出现在管子的一侧。为了避免凹陷的产生必须减小出现凹陷处的轧槽块之间的间隙，同时研磨孔型预精整部分的侧壁开口，减小它的陡度。如果上下轧槽块发生水平错位，工作锥表面会在孔型的预精整部分和定径部分受到切割，在返行程轧制时，这些地方没有被辗平而留在管子表面形成凹陷。这时必须重新调整轧辊使其上下对称。当孔型预精整部分或者定径部分的凸缘被压碎，也可能在管子表面形成凹陷。此时，必须修整孔型的压碎凸缘并恢复其宽度。除了上述原因外，在管料送进量太大、送进量不均匀或管料猛进的情况下，管子也可能产生凹陷。1.3 波纹度过大波纹指管子表面上沿管长分布的环状凹凸不平。产生过大的波纹的原因可能是孔型定径部分表面磨损并由圆柱形变成了锥形、轧槽块上的回转开口部分加工不良以及回转机构的调整不正确等。由于孔型定径部分磨损大而引起的过大的波纹，出现在孔型预精整部分压下量过大的情况下。在这种情况下，孔型设计时应减少孔型预精整部分工作锥的压下量。当回转开口的加工不良时，在管子表面会出现环状的凹陷。为了避免产生这种缺陷，在镗制、研磨时，必须使孔型的工作表面平滑地过渡到开口部分。在回转机构调整不正确即管子还没有脱离轧槽块就开始回转的情况下，在管子表面就会产生环状凹陷和擦伤。正确地调整回转机构可以避免由于上述原因而产生的波纹。此外，当管料卡盘和前卡盘的中心线和轧制中心线不致的时候，波纹会显著地增大。当送进量大小不均匀和管料猛进时，波纹也会加大。1.4 管子内表面上的环形压痕 在管子内表面上形成环形压痕的示意图1-芯棒位置正常；2-芯棒位置不对当芯棒位置过后以致芯棒的前端处于孔型的预精整部分时，就会在管子的内表面上产生环形的压痕。在轧制的时候，芯棒前端倒角过于锐利和芯棒从预精整部分折断也会在管子的内表面形成环形的压痕。1.5 管子外表面上的横向擦伤管子外表面上的横向擦伤是由于回转机构调整下正确，孔型回转开口部分加工不良或者长度不够而造成的。当回转机构调整不正确、孔型回转开口部分加工不良或者长度不够时，管子回转时在定径部分过渡到回转开口部分的地方同孔型表面接触，从而使管子产生横向擦伤。当导板和前卡盘卡爪的表面不平整时，在管子表面也会出现横向擦伤。只要很好研磨轧槽块、导板和前卡盘卡爪以及正确地调整回转机构，上述缺陷是可以避免的。1.6 管子外表面龟裂发生在孔型凸缘出现破裂（或者压碎）和在孔型表面有凹坑的情况下。当孔型凸缘破裂，在正行程轧制的时候，金属就会进入孔型凸缘部分的凹陷处，在工作锥表面上形成突起部分。在返行程轧制时，这些突起部分被辗平后。在管子表面留下龟裂状的缺陷。在孔型表面上有凹坑时，管子表面也会出现类似缺陷。正确调整轧机和选用工具，防止集中压下和管子的对头切入、可以避免孔型凸缘的破裂和在内孔表面上形成凹坑。孔型表面上的缺陷可以用手提砂轮进行清理。采取以上措施，管子外表面的龟裂就可以防止。1.7 管子内表面的凹坑和擦伤管子内表面上产生凹坑是由于在管料内掉入了金属块或氧化铁皮。在轧制过程中，这些东西被压入工作锥中。轧制后它们脱离管子表面，于是在内表面上留下了勉强可见或者相当深的压痕即四坑。管料的毛刺、芯棒杆上以及管料卡盘、中间卡盘和送进丝杠里的氧化铁皮和金属碎片也会进入管料内孔，使管子内表面产生凹坑。为了避免在管子内表面上产生凹坑，必须把管料内表面的氧化铁皮清除掉。管料切断后，飞刺应全部去掉。应该经常清扫送进螺丝里面以及管料卡盘、中间卡盘和芯棒杆上的金属块和氧化铁皮。润滑油里的脏物必须去除。1.8 管子内表面出现擦伤管子内表面出现擦伤是由于轧制时芯棒表面粘上了所轧制的金属。芯棒上粘结金属是在轧制压力和摩擦力的作用下发生的。在很大的单位压力和摩擦力的作用下，芯棒表面和与它毗连的工作锥上的金属相结合，由于金属和芯棒的结合比金属自身结合更紧密有力，结果一些金属就从工作锥上剥落下来粘结在芯棒上。金属和芯棒的粘结通常发生在孔型的预精整部分，因为这时管子已产生了很大的加工硬化，并且轧制压力也大。芯棒的硬度愈低，芯棒表面愈粗糙，轧制时润滑条件愈差，则金属粘结现象愈严重。轧制不锈钢钢管时粘结金属的倾向较大。为了避免在芯棒表面粘结金属和在管子内表面产生擦伤，芯棒必须具有很高的硬度和良好的加工。轧制时应有很好的润滑并且要防止发生集中压下和过大的滑动。1.9 花纹当孔型的表面硬度低和管子回转角度固定不变时，在孔型上会由于磨损而出现纵向的凹沟。若管子回转角度固定不变，在正行程轧制时处在孔型侧壁开口处的工作锥的厚壁部分，近行程轧制时始终在孔型顶部的同一部位进行压下，使这部分孔型表面发生严重磨损而出现凹沟。在这种情况下轧出来的钢管的表面就会带有花纹。为了避免产生这种缺陷，回转机构的回转角应该设计成可调的，同时孔型表面应该有足够的硬度，防止过早磨损。1.10 管子内表面折皱和粗糙管子内表面折皱和粗糙主要是由于壁厚压下量不充分，管料内表面的凹坑、擦伤和纵向划痕等没有完全被辗平而造成的。轧制钢管的管壁愈厚、轧制时减径量愈大和减壁量愈小，则管子内表面愈粗糙，折皱愈严重。因此，在轧制厚壁管时，尤其应该避免采用大减径量和小壁厚压下量的变形。如果使用了锥度比设计值小的芯棒，则工作锥变形时减径段就会增加，这也是造成管子内表面质量不好的原因之一，需要避免。1.11 壁厚超差造成壁厚超出公差的主要原因是：芯棒尺寸和孔型尺寸不符；孔型的预精整部分和定径部分磨损；芯棒位置过前或过后以及送进量过大等。为了防止壁厚超差，应该正确地选择工具和送进量，正确地调整芯棒位置。1.12 管子直径和椭圆度超差管子直径和椭圆度超差预精整部分和定径部分孔型的深度太深或深度不够，孔型开口度太大以及轧槽块之间的间隙分布不正确都是造成管子直径超差和椭圆度超差的主要原因。严格地选择和研磨孔型，正确地调整冷轧管机，同时在轧制过程中加强检查，可以避免管子直径和椭圆度超差。1.13 壁厚不均造成壁厚不均的主要原因是：管料的壁厚不均太太，轧制过程中壁厚压下量太小，孔型的开口度太大和孔型严重磨损，芯棒锥度小在孔型的预精整部分壁厚压下量集中，轧辊倾斜以及一个轧制周期的轧出量值过大等。为了防止出现过大的壁厚不均，应该正确地选择管料和工具，减小送进量，并把轧辊放平。1.14 横裂横裂造成横裂的原因是热处理质量不好，变形量、送进量和孔型侧壁的为开口太大。为了防止横裂，应保证管料的热处理质量，正确设计孔型并合理地确定变形量和送进量。1.15 钢质缺陷钢质缺陷指管料上原料的折叠、龟裂、发裂、翘皮、凹坑和擦伤在轧制过程中没有消除而在管子上形成的缺陷。防止这些缺陷的产生在于对管料进行严格的检查，并在发现后进行很好的修磨。二、多辊式冷轧管机轧管缺陷在多辊式冷轧管机上轧管时，产品缺陷的基本类型和二辊式冷轧管机的一致，但也有一些本身特有的缺陷。多辊式冷轧管机上轧管时的典型缺陷，它们产生的原因及消除的办法见下表。多辊式冷轧管机上轧管时的典型缺陷、产生原因及消除办法缺陷类型产生原因消除办法壁厚不均孔型和辊颈磨损支承板磨损送进量太大孔型侧壁开口度太大更换轧辊更换支承板减小送进量更换轧辊折叠孔型侧壁开口度太小， 辊缝太大减径量太大支承板减径段的设计不正确增加孔型侧壁开口度或更换轧辊增加孔型侧壁开口度或改变变形制度更换支承板波纹送进量过大支承板上没有反斜度支承板磨损管料猛进壁厚压下量太大减小送进量更换支承板更换支承板重新调整轧机减小壁厚压下量或者更换管料外表面凹陷和多边形化孔型侧壁开口度过大孔型尺寸和钢管尺寸不符，孔型磨损更换轧辊更换轧辊内表面的环形压痕芯棒折断芯棒杆太短芯棒端部倒角太尖芯棒上铬层剥落更换芯棒更换芯捧杯把芯棒端部打圆更换芯棒结疤和发裂管料上有缺陷更换管料横裂变形量过大管料机械性能不良减小送进量，更换管料重新进行热处理管子扭转并带有呈螺旋分布的折叠和擦伤回转机构的回转不及时、滞后或超前杠杆系统的调整不正确支承板上送进和回转的部分太短支承板上送进和回转部分斜面太高选用的支承板和孔型不符消除故障重新调整更换支承板更换支承板更换支承板凹坑内表面的直道和擦伤硬的物体落入轧辊和管子之间芯捧上粘结了金属管料弯曲和椭圆芯捧杆弯曲芯棒端部倒角没有打圆检查轧辊、支承板和管子端部，更换润滑油更换芯棒矫直管料更换芯棒杆更换芯棒外表面发毛轧辊上粘结了金属研磨或更换轧辊内表面折皱壁厚压下量太小更换管料冷拔时钢管的缺陷、产生原因及消除办法冷拔钢管时产生缺陷的基本原因是：1）管料或中间管的质质量不好，包括几何尺寸不符合要求，纵向和横向壁厚不均严重，弯曲度和椭圆度过大，化学成分不合，力学性能不合或不均等；2）没有遵守拔制前各准备工序的操作规程。主要的是锤头工艺不正确、化学处理和热处理操作不当、管端有毛刺、修磨质量不高、在运输过程中产生缺陷等；3）没有遵守拔管过程的操作规程。表现在管子中心线和拔制线不一致、拔管模安装不正、开拔速度太快、工具选配不当、芯棒拉杆的直径过大或过小、变形量太大、芯棒送进不及时等；4）拔管模和芯棒的质最不好，包括光洁度差、硬度和强度低、尺寸不合、硬质合金模的镶装不正确等；5）拔管机失修。如拔管小车倾斜、模座或拔管模本身在中心架上安装不正等。下面介绍冷拔管的主要缺陷、它们产生的具体原因和消除办法。2.1 折叠存在于钢管的外表面或内表面，呈直线或螺旋状、连续的或不连续的。产生折叠的主要原因是管料质量不好，本身存在折叠，或者表面有夹杂、严重的刮伤和裂缝，在修磨处有棱角，拔制后经延伸而出现折叠。为了避免折叠的产生，应该提高管料质量并注意检查和修磨。2.2 裂缝（包括裂纹、发纹） 指钢管内外表面上呈直线或螺旋线分布的细小裂纹，深度在1毫米或1毫米以上，有连续的和不连续的。产生的原因是：热轧管坯有皮下气泡和皮下夹杂物，拔制前钢管上有裂纹或较深的麻点，在热轧时或冷拔各工序操作中产生了纵向划道或擦伤。防止裂缝的形成也在于提高管料质量，加强管料的检查的修磨。同时应避免管子在冷拔生产过程中产生麻点、划道和擦伤。2.3 凹坑即分布在钢管表面上的面积不一的局部凹陷，分布有的呈周期性，有的无规律。凹坑的产生是由于氧化铁皮或其他质硬的污物在拔制或矫直过程中压入了钢管表面，或者是原来存在于钢管表面的翘皮剥落。防止出现凹坑的措施是仔细地检查管料并除去翘皮等缺陷，保持工作场地、工具和润滑剂等的清洁，防止氧化铁皮和污物落到钢管表面。2.4 直径超差造成直径超差的主要原因是配模不当或者忽视了拔管模尺寸由于磨损而引起的变化。矫直过程中矫直辊压下量过大也会造成钢管的直径过小。2.5 壁厚超差造成壁厚超差的主要原因是配模不当，或者忽视了模具尺寸由于磨损而引起的变化。对定壁后空拔道次中的壁厚变化量估计不准确，使用弧形外模和锥形芯棒进行短芯棒拔制时芯棒位置调整不当一过前或过后。为了防止壁厚超差，应该正确配模、正确调整芯棒位置。空拔道次中钢管的壁厚变化应估算准确。2.6 椭圆即钢管的横截面呈椭圆形。在拔制过程中使用了模孔是椭圆形的拔管模或者在矫直时由于钢管两端弯曲过大，在矫直过程中上下窜动、钢管外径过大推入时卡住、钢管尾部甩动过大以及各对矫直辊之间压下量分配不均等均会产生这种缺陷。如果由于模孔椭圆而产生缺陷应更换拔管模。若椭圆是在矫直过程中形成的，应消除矫直时造成椭圆的有关原因。2.7 壁厚不均钢管产生壁厚不均的主要原因是；管料壁厚不均过大，拔制时拔制线和钢管的轴线不一致，芯榨和拔管模的模孔椭圆。为了减少钢管的壁厚不均，管料的壁厚不均应尽可能小，同时应仔细检查模具和调整拔管机。2.8 划道和擦伤缺陷的特征是，在钢管的内外表面上呈现纵向宜线形的长短不一的划痕，多为沟状，但也可能是凸起的条纹。产生划道和擦伤的主要原因是：在管料上有内划道在拔制时未能消除，钢管上残留着氧化铁皮，模具粘钢，模具强度和硬度不够或不均，模具出现碎裂和磨损，锤头不良，锤头过渡部分的尖锐梭角损伤了模具等。为了防止产生划道和擦伤应该提高拔制前各准备工序的质量和使用强度及硬度高、光洁度好的模具。2.9 拔断出现拔断的主要原因是：变形量过大，热处理酸洗润滑的质量不好，锤头不合乎要求，在锤头前的加热时产生了过热或过烧，拔制线和钢管的轴线不一致，短芯棒伸出拔管模的定径带过前，开拔速度过快等。为了防止拔断，拔制前钢管的尺寸和配模应严格按照拔制表的规定进行，拔管模应安正，芯棒的位置要正确，应保证拔制前各准备工序的质量，在拔制速度高的情况下，开拔时速度要降低。短芯棒拔制时空拔头过长短芯棒拔制时，钢管上存在一段不长的壁厚大于规定拔制壁厚的空拔头是正常的。但若空拔头过长就会增加切头量，加大金属消耗。出现空拔头过长的原因是开拔时芯棒推入不及时或者芯棒不能被钢管带入变形区。出现前一种情况时，应该注意操作和使用定位器。若芯棒不能进入变形区，可在砂轮上打磨一下芯棒端部倒角，使之有利于带入变形区。2.10 抖纹只产生在短心棒拔制时。出现抖纹时，钢管内表面或内外表面上呈现高低不一、数目不同的波浪形环痕，有的是连续的，有的是断续的，可能是整圈的，也可能不是整圈的。所以产生料纹，是由于拔制过程中钢管和芯棒拉杆发生了抖动。造成抖动的具体原国是：酸洗和润滑质量不好，拔制时摩擦力增加而且不断变化，热处理后沿钢管长度力学性能不一致，芯棒拉杆过长过细，芯棒位置过前或过后，以及变形量过大等。为了防止抖纹的产生，应该提高酸洗、润滑和热处理的质量，正确调整芯棒位置，避免使用直径过细的芯棒拉杆。2.11 纵向开裂出现这种缺陷时，钢管呈现穿透管壁的纵向裂开，具有突发生。一般发生在全长，有时发生在靠锤头部分一端。纵向开裂通常只在空拔管中出现，因为空拔后钢管的外表面存在较大的切向拉伸残余应力。造成纵向开裂的具体原因是：减径量太大，变形不均匀的程度加剧，残余应力增加；空拔时连拔道次过多，钢管产生了较大的残余应力和加工硬化现象；退火不当包括温度过低、温度不均或者时间太短；锤头后过渡部分管壁局部凹陷过深或者拔制后钢管的尾端不齐有凹口引起应力集中；拔