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高精度精密无缝钢管内壁表面质量的分析 |
| 发布时间：2013/3/25 11:13:20 作者：www.ddjmgg.com
来源：聊城市大德管业制造有限公司 |
高精度精密无缝钢管内壁表面质量的分析
通过对热轧管、精密无缝钢管内表面缺陷的测量、分析，提出了影响缸筒内表面质量的主要缺陷，以及减小缺陷的具体措施和方法。
精密无缝钢管关键词：高精度精密无缝钢管 内表面缺陷 珩磨缸筒 麻点
0前言
液压（气动）缸筒用高精度精密无缝钢管经过国内各生产厂家十几年的生产研究，已经在我国液压（气动）行业发挥出越来越大的作用，然而，由于缸筒用管内孔质量要求较高，冷拔管只有在珩磨后才能满足要求，所以，冷拔时予留的珩磨量大小对于提高珩磨机的生产效率、降低生产成本非常关键。为此，我们对冷拔管的内壁表面质量进行了专题的分析研究。
1、精密无缝钢管的内壁表面缺陷
高精度冷拔管内表面粗糙度Ra≤0.8μm,内径尺寸精度可以达到H9～H10，只有如此才能保证珩磨后达到H7～H8的内孔尺寸和Ra≤0.2μm的内表面粗糙度要求。影响珩磨管表面粗糙度的主要因素除珩磨机设备精度外，冷拔管内表面质量是另一关键点，冷拔管内表面缺陷经国内A厂实测数据分类，主要有3种。
1.1.精密无缝钢管麻点
冷拔管经粗珩后，可以发现其表面由许多凹点状缺陷，此种缺陷如果没有磨去会严重影响缸筒内孔光洁度，对于缸筒来说便属于废品。
1.2.精密无缝钢管划伤
划伤缺陷是冷拔时产生的，一般为一条沿钢管轴线方向上的划痕，必须有超过此划痕深度的珩磨余量，才可能磨去此种缺陷，加工出合格的缸筒。
1.3.精密无缝钢管不圆
冷拔管在生产时，固定在芯杆上的内模是可以上下浮动的，所以，冷拔管内径不象机加工管一样平直。另外，有些精密无缝钢管、同管壁厚差较大，冷拔变形时由于管内存在变形不均匀现象，容易产生冷拔管的不圆点。此精密无缝钢管经珩磨后便会发现内孔有一个片状表面与其它地方反光度不同，如果磨削量较小，此处连冷拔时的磷化层也未磨去。严重影响缸筒表面质量。
据A厂多年来对珩磨管表面缺陷的跟踪分析，由于精密无缝钢管原因产生的各种缺陷所占比例见表1。
表1 精密无缝钢管的表面缺陷
缺陷名称 麻点 划伤 不圆
所占比例（%） 87 10 3
1. 4.内表面缺陷的分析
冷拔管内壁表面缺陷主要是麻点，占87%；其它两种缺陷仅占13%。而且划伤与不圆可以通过改变冷拔工艺进行改善，甚至可以达到杜绝，而麻点缺陷是热轧管本身就存在的，无法在冷拔时消除。随着生产工艺的逐步成熟，麻点已经成为影响冷拔管内壁表面缺陷的致命伤，加强对麻点缺陷的分析研究，减少麻点缺陷是提高缸筒成材率的主要措施。
2. 精密无缝钢管麻点缺陷的检验、分析
2.1精密无缝钢管麻点缺陷的外观
（1）精密无缝钢管选择国内B厂生产的27SiMn热轧管Ф114×10，酸洗后钢管内壁存在的细密麻点经体视显微镜放大观察，此麻点为内壁光滑的大小深度不一的圆坑。坑外形基本上近似圆形（尺寸见表2），有的稍椭圆，坑的内壁与底部光滑，未见明显的氧化铁皮与非金属夹杂（照片1）。
（2）精密无缝钢管上述热轧管经30%的减壁冷拔后，规格为Ф114×7，观察发现，钢管内壁布满黑色麻点，其外口的形状基本上为拉长的椭圆形，边缘不光滑，长轴沿拔制方向（尺寸见表2）。坑的底部可见不同结晶面的金属光泽，未见氧化铁皮与非金属夹杂（照片2）。
表2 麻点外口尺寸
精密无缝钢管类型 麻点外口尺寸（长轴×短轴），mm
热轧管 0.62×0.52、Ф0.57、Ф0.48、Ф0.28、Ф0.12
冷拔管 1.2×0.69、1.02×0.49、1×0.49、0.94×0.69、0.66×0.42
注：观察面积20×10mm2，按大、中、小类型挑选典型测量点5点。
2.2精密无缝钢管显微镜观察与测量
切取钢管纵向与横向试样，使金相观察面为麻点的纵向或横向截面，观察麻点截面形状，并测量其深度，结果如下：
2.2.1管内壁脱碳层深度及麻点深度（见表3）
表3 管内壁脱碳层深度及麻点深度（mm）
钢管类型 脱碳层深度 麻点深度
热轧管 0.27、0.38 0.35、0.43、0.12、0.15
冷拔管 0.22、0.32 0.09、0.09、0.12、0.17、0.16
2.2.2麻点的形状
（1）热轧管：在纵向或横向试片上，麻点截面均为表面光滑的圆坑，坑壁及底部未见氧化铁皮及非金属夹杂，金相组织正常，较浅的坑在脱碳层内，而较深的坑已超过脱碳层深入金属基体。钢管基体组织为：铁素体+珠光体（照片3、4）。
(2)冷拔管：在纵向试片上麻点截面为扁平的英文字母“C”形状，表面开口较小，内部扩大，且底部较平整，这符合热轧管圆坑状麻点经冷拔变形后的形状（由于各晶粒取向不同，故低倍观察时底部呈现不同结晶面的金属光泽。）坑壁和底部未见氧化现象、非金属夹杂及异常金相组织（照片5）。
2.3检验结果分析
Ф114×7规格的27SiMn冷拔管内壁麻点是热轧管内壁麻点经冷拔变性后遗留下来的，试验观察到的热轧管麻点最大深度为0.43mm，冷拔管麻点最大深度为0.17mm。为了消除内壁麻点，热轧管内表面机加工余量为减壁0.5mm以上；若采用冷拔管珩磨工艺，则珩磨余量为0.2mm（壁厚），减少了机加工（或珩磨）的余量。
3、减小精密无缝钢管内表面缺陷的措施
根据麻点缺陷的形成机理分析，冷拔变形可以减小麻点的深度，或者形成麻点被覆盖甚至消除的假象，实际却无法彻底消除麻点缺陷。所以，未经珩磨的冷拔管直接加工成缸筒是无法保证产品质量的，只有采取以下措施尽量减小麻点缺陷，降低珩磨余量。
3.1加大冷拔变形量
由照片3、4、5比较可知，冷拔后麻点深度明显减小，所以，增加冷拔变形道次，加大总变形量，可以达到降低麻点深度，减小珩磨磨削余量的目的。
3.2优选热轧管坯料
冷拔管麻点缺陷均是由热轧管所引起的，所以，通过选择锈蚀程度小、壁厚均匀的热轧管，可以减少麻点缺陷，提高缸筒的成材率。
3.3热轧管内孔缺陷清理
据资料分析，日本、德国等企业生产高精度冷拔管，冷拔前均对热轧管采取探伤以及内表面缺陷清理，从而保证精密无缝钢管内孔无麻点等缺陷，使珩磨的加工余量达到最小，降低了生产成本，提高了生产效率。
4、结语
（1）精密无缝钢管直接加工成缸筒，质量无法保证，最好留0.2mm（壁厚）珩磨量，磨后再加工使用。
（2）精密无缝钢管内孔麻点缺陷是影响缸筒内孔表面质量的主要原因。
（3）精密无缝钢管麻点缺陷是由热轧管产生的，冷拔可以减小缺陷深度却无法消除该缺陷。
（4）精密无缝钢管采取加大冷拔变形量、优选热轧管坯料、对热轧管内孔进行缺陷清理，可以提高冷拔管内壁表面质量，减小珩磨余量，降低珩磨成本，提高珩磨生产效率。 |
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