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1、專減壁厚拔管拔制力的研究劉鐵軍摘要：根據(jù)專減壁厚拔管拔制過程的變形特點(diǎn)，從分析金屬受力情況出發(fā),提出了拔制力計(jì)算公式及力學(xué)參數(shù)的研究方法;并在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過數(shù)學(xué)處理建立了模型，以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。關(guān)鍵詞：專減壁厚拔管平面變形壓縮屈服應(yīng)力移動(dòng)阻力拔制力STUDIESONDRAWINGFORCEOFDRAWNTUBEWITHSPECIALLYREDUCEDTHICKWALLLiuTiejun(HefeiIron&SteelCo.Ltd.)Abstract：Proceedingfromanalysisonthe
2、bearingofforcesbythemetalandthecharacteristicsofdeformationofthedrawntubewithwallofspeciallyreducedthicknessintheprocessofmetaldrawingtheformulacalculatingthedrawingforceandmethodsforstudyingthemechanicalparametersareputforwardandamathematicmodelisbuiltupon
3、theactuallymeasureddatatoguidethepractice.Keywords：drawntubewithwallofspeciallyreducedthicknessplanedeformationcompressedyieldstressmovingresistancedrawingforceA所謂專減壁厚拔管,就是管坯在不減徑的條件下，實(shí)現(xiàn)直接減壁拔制。它克服了傳統(tǒng)工藝中不減徑無法進(jìn)行拔管和在強(qiáng)迫減徑條件下，由于金屈產(chǎn)生的縱向纟芻折及在變形區(qū)發(fā)生橫向彎曲變形而發(fā)生縱（橫）向裂紋的可
4、能性，為在有效地減小壁厚的基礎(chǔ)上，同步獲得拔管內(nèi)孔尺寸的公差精度高等級(jí)及表面粗糙度值低的高精密冷拔鋼管創(chuàng)造了有利條件。對(duì)于減少多余功、節(jié)約能源和原材料、提高缸筒制品的生產(chǎn)效率⑴，也頗具實(shí)際意義。本世紀(jì)80年代屮期以來，專減壁厚拔管技術(shù)在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。但是前人繁多的拔制力計(jì)算公式，都是在減徑減壁的受力狀態(tài)條件下推導(dǎo)的，而且經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)公式較多，不適用于計(jì)算專減壁厚拔管的拔制力。因此，冇必要進(jìn)行深入研究。本文旨在求得較準(zhǔn)確地計(jì)算專減壁厚拔制時(shí)拔制力的計(jì)算公式，為專減壁厚拔管技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，奠定理論基礎(chǔ)。
5、2拔制變形力分析在專減壁厚拔管拔制過程中，如圖1所示，拔模與芯棒和金屬的接觸表面分為塑性變形區(qū)（以卜?簡(jiǎn)稱變形區(qū)）和彈性變形區(qū)（以卜?簡(jiǎn)稱定徑帶）兩個(gè)區(qū)域。拔管前，固定芯棒和拔模分別直接貼入預(yù)先加工成錐形的管壞頭部,造成拉拔時(shí)管子的直徑不變，只是壁厚改變。隨著夾持裝置拉拔鋼管前進(jìn)的位移增加，芯棒與拔模和金屬的接觸面積逐步增大，形成變形區(qū)。從a點(diǎn)開始拔制力也呈線性增加。出于沒冇周向應(yīng)變，故可視為平面應(yīng)變問題。其變形狀態(tài)圖見圖2（Q所示。當(dāng)拔管到達(dá)b點(diǎn)以后，純徑向壓縮完成。從a到b的瞬時(shí)徑向減壁量不再發(fā)生變化，所
6、以在變形區(qū)內(nèi)由減壁變形引起的拔制力也不再發(fā)牛變化。但在變形區(qū)受到變形結(jié)束之后的金屬，進(jìn)入定徑帶內(nèi)（圖2b）其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系仍遵循虎克定律。因此，按照彈性卸載定律，這部分金屬仍處于彈性變形狀態(tài)，力在徑向擴(kuò)張；曲于在b-c段受到拔模與芯棒Z間的徑向壓力，所以在b點(diǎn)以后總的拔制力仍略冇增加，至c點(diǎn)達(dá)到最大值。根據(jù)以上分析，拔制力應(yīng)等于克服變形區(qū)內(nèi)金屬的拉拔應(yīng)力和定徑帶內(nèi)金屬移動(dòng)阻力之和。圖1拔管變形區(qū)受力簡(jiǎn)圖1?管坯2.拔模3.芯桿4.芯棒ab變形區(qū)be定徑帶應(yīng)力圖2塑性變形區(qū)（a）與彈性變形區(qū)（b）的變形狀態(tài)圖3拔
7、制力計(jì)算方法3.1變形區(qū)金屬拉拔應(yīng)力計(jì)算如上分析，專減壁厚拔管方式，其金屈變形屈較典型的平面應(yīng)變問題。由圖1所示模子與芯棒Z間管坯基元體上所作用的應(yīng)力分量，假定模壁上的壓力等于芯棒上的壓力，引用GW-Rowe[2]推導(dǎo)的固定芯棒閉式錐孔拉模拉拔岀口處的軸向應(yīng)力公式，計(jì)算b點(diǎn)處模壁或芯棒上的壓力。弘氣衛(wèi)（1-（1-€）B）式中B——拔制工藝參數(shù),B=y/tga;其中P為芯棒、拔模表面上的摩擦系數(shù)，取U二0.05?0.1,a為拔模半角，根據(jù)大量的試驗(yàn)研究確定，最佳cinJ選6°?10°￡——拔管壁厚減壁率，e=（
8、htl-hb）/h；100%5,.——平面應(yīng)變條件下的平均壓縮屈服應(yīng)力，根據(jù)減壁率￡的大小，由圖3查得。3.2平均壓縮屈服應(yīng)力測(cè)定雖然壓縮用服應(yīng)力與單向拉伸用服應(yīng)力之間有Op=1.155os的關(guān)系。但是不同金屬材料的J各異,它受其不同鋼號(hào)本身的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、變形速度和變形程度等多種因索影響，要定量地給定在一定應(yīng)力狀態(tài)和變形條件下的壓縮屈服應(yīng)力數(shù)值，目前只有采用實(shí)際測(cè)定和數(shù)學(xué)解析的方法。本文采用
