高精度冷拔钢管生产选择的主要冷拔方式是固定芯棒冷拔，也称短芯棒冷拔；模具型式一般均为锥形内模与锥形外模。因为冷拔高精度钢管的拔制力大，冷拔钢管的规格较大，所以，模具都是采用整体模具，材质一般选择滚珠轴承钢GCr15制造。出口锥为了防止冷拔钢管在外模出口处被擦伤，外模出口端面采用3×45°倒角。......
2023-06-23
如何控制冷拔钢管的质量？
【摘要】：影响珩磨管表面粗糙度的主要因，素除珩磨机设备精度外，另一关键是冷拔管的内表面质量。为了消除冷拔管内壁的麻点，热轧管内表面机加工
6.1 冷拔管内壁表面质量的控制
6.1.1 冷拔管的内壁表面缺陷
（1）内壁表面缺陷的分类
高精度冷拔管内表面粗糙度Ra≤0.8μm，内径尺寸精度可达到H8～H9，这样才能保证冷拔管珩磨后达到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，另一关键是冷拔管的内表面质量。冷拔管内表面缺陷，经国内某厂实测数据主要分三类。
①麻点
冷拔管经粗
后，可以发现其表面有许多凹点状缺陷，此类缺陷若没有磨去，则会严重影响缸筒内孔的光洁度，此种缸筒便属于废品。
②划伤
冷拔管的划伤缺陷是在冷拔时产生的，通常为一条沿钢管轴线方向上的划痕。产生这类缺陷的冷拔管，必须有超过此划痕深度的珩磨余量，才可能磨去缺陷，加工出合格的缸筒。
③不圆
冷拔管在生产时，因为固定在芯杆上的内模是可以上下浮动的，所以，冷拔管的内径不像机加工管一样平直。另外，有些热轧管、同管壁厚差较大，冷拔变形时因管内存在变形不均匀现象，故冷拔管容易产生不圆点。此管经珩磨后，内孔便会有一片状的表面与其他地方反光度不同，如果磨削量较小，那么在连续冷拔时此处的磷化层并未磨去，最终严重影响到缸筒表面的质量。
冷拔管表面各种缺陷所占比例见表3-8。
表3-8 冷拔管的表面缺陷所占比率（%）
（2）内表面缺陷的产生原因
冷拔管内壁表面的缺陷主要是麻点，占87%；其他两种缺陷仅占13%。而其中划伤与不圆可以通过改变冷拔工艺予以改善，甚至可予以杜绝；而麻点缺陷是热轧管本身就存在的缺陷，在冷拔时是无法消除的。随着缸筒管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。而加强对管料麻点缺陷的分析研究，以减少麻点缺陷是提高缸筒成材率的主要措施。
麻点缺陷的检验、分析情况如下所述。
①麻点缺陷的外观
a.热轧管
选择江苏江阴长江钢管公司生产的27SiMn热轧管Ф194mm×13mm，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3-7），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。
b.冷拔管
热轧管经30%的减壁冷拔后，规格为Ф190mm×10mm。观察发现，管的内壁布满黑色麻点，麻点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3-9。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。
表3-9 麻点外口尺寸（mm）
注：观察面积20×10mm2，按大、中、小类型挑选典型测量点5点。
②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，观察麻点的截面形状，并测量其深度，结果见3-10。
表3-10 管内壁脱碳层深度及麻点深度（mm）
观察麻点的形状，可以看出：
a.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。
b.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。
③检验结果分析
Ф190mm×10mm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的，冷拔生产观察到的热轧管麻点最大深度达0.43mm；冷拔管麻点最大深度达0.17mm。为了消除冷拔管内壁的麻点，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。
6.2 减少冷拔管内表面缺陷的措施
根据麻点缺陷的形成机理分析，冷拔变形虽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，但实际上却无法彻底的消除。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，必须采取以下措施尽量减小麻点缺陷，降低珩磨余量。
6.2.1 加大冷拔变形量
冷拔后麻点的深度会明显减小，因此，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。
6.2.2 优选热轧管坯料
冷拔管麻点缺陷均是由热轧管所引起的，因此，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。
6.2.3 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，冷拔前均要对热轧管采取探伤以及内表面缺陷清理，从而保证冷拔管不存在内孔无麻点等缺陷，使珩磨的加工余量达到最小，由此实现降低生产成本和提高生产效率。
综上所述，冷拔生产高精度尺寸的钢管，必须把握好冷拔工艺的变形率、道次变形量、内外模具、酸洗与润滑等设计原则，注重坯料的选择、冷拔工艺的编制和冷拔尺寸的调整，采用最佳的二道次冷拔变形生产工艺（变形率分别为1.11，1.15），冷拔管的内孔刮削余量在1mm左右，以保证最大的加工效率与最大材料利用率。而冷拔钢管的内孔麻坑缺陷是钢管内孔的主要缺陷，只有通过合适的冷拔变形率和优选优质热轧钢管坯料，才可以保证减少高精度冷拔钢管内孔缺陷的发生，降低其废品率。
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