曹国富
【摘 要】将圆变异型管管面不平整分为凹面、凸面和凹凸面3种类型,分析其各自的产生原因:形成凸面的主要原因是管坯边长短于对应孔型边长,凹面的形成原因与凸面的则完全相反,形成凹凸面的主要原因是焊管在成型、焊接、定径过程中产生的各类压痕、孔型错位、“噘嘴”和“转角”等缺陷.针对管面各不平整类型,提出了一系列调整措施. 【期刊名称】《钢管》
【年(卷),期】2016(045)002
【总页数】7页(P33-39)
【关键词】异型管;圆变异;凹面;凸面;凹凸面;成因分析;调整措施;孔型调整
【作 者】曹国富
【作者单位】广东省江门市俭美实业有限公司,广东江门529100
【正文语种】中 文
【中图分类】TG335.7
摩擦搅拌焊接随着人们审美观的提高，对金属家具用管的品相要求越来越严格，比以往任何时候都更注重金属家具用管的表面质量［1-3］。可是，在以圆变异工艺生产异型管时，成品管的平面或圆弧面上极易发生凹凸［4-6］。这些凹凸，有的虽然经过酸洗、抛光、喷粉或电镀等一系列表面处理来消除，但是经过光的折射后，管面上的凹凸痕迹依然清晰可见，影响美观。
异型管管面凹凸不平有3种基本形态：凸面、凹面和凹凸面。本文以最具代表性的圆变矩形管为例，剖析形成异型管管面凹凸的原因，并在此基础上给出相应的调整措施。
异型管管面凸，使其公差尺寸、管形正方等失去测量基准和调整基准，无法判断焊管尺寸的真实状况。就这个意义上讲，消除凸面是控制方矩管基本尺寸的前提。方矩管凸面有单面凸、两面凸、三面凸和四面凸4种。 1.1 四面凸
1.1.1 成因分析
形成四面凸的原因大致有以下7个。
（1）开料宽度不够大，导致管坯不能充满孔型。方矩管开料宽度C可由公式（1）确定：
公式（1）中，在各类工艺余量Δ和r角不变的前提下，开料宽度C小意味着方矩管边长要相应减小，在孔型边长未减小的情况下，就只能依赖管坯另两个面上的弓形高进行补偿，造成名义边长A、B足尺而实际边长A′、B′不足的状况，发挥不了平直孔型面压迫弧形管面并迫使弧形管面变直的作用。在平面孔型中的凸面矩形管如图1所示。
（2）进入定径段的管料不够大。或许开料够大，但由于前期操作过程中成型余量、焊接余量消耗超额，导致定径余量变小，结果与（1）相似。
（3）定径余量分配不当。待整形焊管尺寸够大，但是前几道压得过多，导致大部分定径余量被前几道孔型“吃掉”，以致后续变形时无料可用。需要注意，这种情况容易引起误判，以为开料宽度不够，扰乱生产节奏［7］。
（4）管材偏硬。方矩管管面在末道孔型中是平的，离开孔型强制后，管面便在回弹力作用下回弹成凸面。
（5）管壁薄。生产公称尺寸相同但壁厚不同的方矩管，薄壁管更易出现凸面，这与薄壁管的中性层效应不明显不无关系。当厚壁管从圆弧变为直线时，管外壁被压缩，内壁被延伸，管面容易在这种压缩与延伸应变中被定型；而薄壁管的这种外壁压缩与内壁延伸均不显著，由此产生的定型效果不明显，管面易回弹成凸面。
（6）方矩管基本尺寸较宽。方矩形角部对平面的影响力随着宽度增大逐渐变弱，使得管面中部易凸起。r角对管面凸度控制力f的影响如图2所示。
（7）孔型磨损严重。圆变方矩孔型上最先与管料接触的部位是各段孔型弧线的中点（图1），孔型各段中部受力较大、磨损多，故管面易凸起。
1.1.2 调整措施
（1）适当增大开料宽度。尤其在试生产新的异型管时，如果不能准确判断料宽，可以先少量纵剪一点料试一试，但必须本着宁宽不窄的原则确定试轧用料宽度。
（2）留足定径余量。在调整圆变方矩管时，可以少用成型和焊接余量，以增大实际定径余量。
（3）合理分配定径余量，必须至少确保倒数3~4道孔型有足够的定径余量可用。
（4）末道变形辊应用反变形孔型。根据矫枉必须过正原理，对由硬料、薄料、宽边长等原因引起的凸面，可利用图3所示反变形孔型对凸管面进行过量轧制，确保管面离开孔型制约后恰好回弹成平面［8］。反变形量没有统一标准，要根据凸度、边长、厚薄和管坯硬度等具体情况而定，在此给出一个经验公式（2），以供参考。
式中
eA——A边孔型反变形量，mm；
A——方矩管公称尺寸，mm；
A′——包括凸度在内的方矩管实际宽度，mm；
RA——A边的孔型变形半径，“-”表示反变形，mm；%%塑料制品加工设备
k——反变形系数，k取0.8～1.5，管坯硬、薄、宽时取较大值；反之，取值要小。
（5）双平面孔型。将末道立辊和平辊孔型面全部设计成平孔型面，此法在变形厚壁方矩管时效果较为显著，应用最多。
（6）负差法。对于已经纵剪好的较窄料，在标准允许或客户接受的前提下，可以按负公差调整方矩管，从而相当于增加了带宽。
（7）孔型修复。在换模具前发现孔型磨损较大，可对整套异型辊孔型进行修复；使用过程中发现孔型磨损变凹，通常仅对磨损严重的个别孔型进行修复。一般来说，末道孔型修复频率高一点，但修整的量较小。
1.2 三面凸
与四面凸的形成原因及调整措施相似。
1.3 两面凸
异型管两面凸有两种：一种是邻边凸（4类，如图4所示），另一种是对边凸（2类，如图5
胸片数据库所示）。在进行两面凸的成因分析与调整之前，首先要明白以下3个问题。
1.3.1 关于圆变异型管“分料”的概念
所谓分料，是指在圆变异工艺中，第一道圆变异孔型辊对异型管各段用料起初步分配的作用，一旦分料后，由于角的阻碍，使得各段料较难在随后的变形中进行再分配。由此可见，第一道圆变异孔型辊对整个变异过程具有“一轧定终生”的功能，异型管存在的诸多问题都与分料不当相关，必须严格按照工艺要求调整第一道异型辊孔型。
1.3.2 实际凸度
在处理异型管凸面缺陷前必须要知道实际凸度。以邻边凸起为例，方矩管实际凸度参照图6和公式（3）确定：
式中EA、EB——A、B单面的实际凸度，mm；
a、b——长、短边切点到对面点（图6所示中黑三角）的距离，它们可能大于、等于、小于公称尺寸，mm。
只有知道真实的凸度，才可能作相应调整以及给予孔型恰当的反变形量。切点对面点的位置约在管壁厚度处。
1.3.3 凸面尺寸A′、B′与公称尺寸A、B的关系
A′、B′与A、B的关系可用公式（4）表示：
凸面尺寸A′、B′与公称尺寸A、B的关系有24种排列组合类型，公式（4）仅列出了其中一部分，若将A、B面按孔型方位再细分成A1、A2、B1、B2面，则可以排列组合成更多关系。不同的组合类型又可演绎出若干不同的调整措施，如邻边凸起，当实测尺寸与公称尺寸的组合类型为A′∧A，B′∧B时，调整措施首选压下末道平辊；同样是A′∧A，B′∧B尺寸组合，若A′略大于A，B′大于B较多，则调整措施除了首先压下末道平辊外，还必须将图4（a）所示的上辊向左适当移动，或者将倒数第一道左侧立辊适当抬升，亦可将右侧立辊略微降低。当实测尺寸A′、B′与公称尺寸A、B的关系为A′∧A，B′∧B时，调整时首先要查看那一道或那几道轧辊是否收得过紧，减径是否过多，并按工艺要求适当放松轧辊，放大变形管坯，确保后续变形有充足的定径余量。
1.3.4 成因分析与调整措施
由于两面凸的类型较多，产生原因复杂，调整措施多种多样，部分管面凸起的主要成因和调整措施见表1。
红外线烘干
表1所列的管面凸起基本调整措施各不相同，但也有相似性：①利用孔型轧制力和由不同孔型位置所形成的力系相互作用；②在一定程度上，力系作用越大，运用越灵活，在单面凸上反映尤为明显。
1.4 单面凸
1.4.1 成因分析
通常，单面凸的形成与第一道和后三道异型辊间的相对位置有关。以图1所示孔形方位和左上长边凸起为例，分析形成单面凸的可能原因。
（1）圆变异分料辊上辊偏左且左低右高，导致该边实际分料较少，其形成凸面的原理与1.1.1节的第（1）点类似。
（2）末道立辊（与末道平辊孔型参数不同）偏右，致使管坯各边在末道平辊平直孔型中受力不同，管料下长边受到的径向轧制力大于上长边，上边长易凸起。
（3）与该凸边对应的孔型磨损严重有关。
1.4.2调整措施
冷焊钳
（1）按工艺要求纠偏相应轧辊孔型位置。
（2）检查修整末道轧辊孔型并修复。
水情监测（3）应用反变形孔型，作为最后的调整手段。
与凸面管相似，方矩管凹面也分为四面凹、三面凹、两面凹、单面凹和对面凹，方矩管管面凹陷种类如图7所示。如果结合到孔型方位与凹面，凹面的种类更多，如单面凹，除了图7所示的上长边凹外，还有下长边凹、上短边凹和下短边凹。凹面位置不同，形成原因各异，消除凹陷的措施也不同，甚至完全相反。因此，消除凹面的前提是必须正确判断凹面在定径机中的位置与发生机理。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议