冷拔鋼管的力學(xué)原理

冷拔鋼管力學(xué)原理：冷拔時鋼管在力的作用下通過一定形狀、尺寸的模具，發(fā)生塑性變形。用塑性方法代替彈性方法計算強(qiáng)度，可以提高構(gòu)件的承載能力14%。目前，在生產(chǎn)中的拔制方法大致可分成3種：縮徑拔管、減外壁拔管和減內(nèi)壁拔管，冷拔時，鋼管在拉拔力、正壓力和摩擦力的作用下，發(fā)生相應(yīng)的變形，大都經(jīng)過縮徑、減壁和定徑3個階段，而且變形區(qū)內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，其中軸向?yàn)槔瓚?yīng)力，徑向和周向?yàn)閴簯?yīng)力，拔管過程中金屬處于一向拉和兩向壓應(yīng)力狀態(tài)，這是冷拔鋼管變形過程的基本力學(xué)特征。

冷拔鋼管正是發(fā)生了加工硬化。同時還需要弄清楚故障的性質(zhì)，是設(shè)備機(jī)械部分或電器控制部分故障，還是冷拔鋼管本身的故障。冷拔時金屬發(fā)生塑性變形，晶體內(nèi)部有多個滑移系啟動，位錯運(yùn)動彼此攔截，許多位錯被釘扎住，造成位錯塞積，同時位錯源停止動作。上述一系列過程導(dǎo)致了位錯的可動性降低，晶體中的位錯密度顯著增加。當(dāng)塑性變形進(jìn)一步發(fā)生，應(yīng)力增加并足以使釘扎的位錯開始運(yùn)動，螺位錯交滑移，刃位錯不能交滑移，這樣發(fā)生位錯交截，使不動階數(shù)增。

增加冷拔鋼管冷脆的因素

增加冷拔鋼管冷脆的因素有：

(1)固溶強(qiáng)化元素。磷升高韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度最強(qiáng)烈;還有鉬、鈦和釩;含量低時影響不大而含量高時升高韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度的元素有，硅、鉻和銅;降低韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度的有鎳，先降低后升高韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度的有錳。

(2)形成第二相的元素。確實(shí)冷拔鋼管制品使用的年限，跟使用過程中護(hù)養(yǎng)有一定關(guān)系，但是冷拔鋼管本身的質(zhì)量，也是決定冷拔鋼管制作使用年限長短一個重要因素。以第二相增加冷拔鋼管冷脆重要的元素為碳，隨冷拔鋼管中碳含量增加，冷拔鋼管中珠光體含量增加，平均每增加1%珠光體體積，韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度平均升高2.2℃。圖2為鐵素體一珠光體鋼中碳含量對脆性的影響。加入鈦、鈮和釩等微合金化元素，形成彌散分布的氮化物或碳氮化物，引起冷拔鋼管的韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度上升。

(3)晶粒尺寸影響韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度，隨晶粒粗化，韌性一脆性轉(zhuǎn)化溫度升高。

冷拔鋼管的行業(yè)需求

(1)工程液壓機(jī)械：如液壓汽車吊、挖掘機(jī)、推土機(jī)、叉車等。

(2)煤礦井下液壓支架：目前全國生產(chǎn)井下液壓支架的企業(yè)有48家，高精度冷軋管的總需求量約為120萬米。

(3)水電站閘門啟閉機(jī)、模板機(jī)

(4)建筑機(jī)械：高空作業(yè)升降機(jī)械，一般建筑的施工修繕也離不開液壓機(jī)械。

(5)石油地質(zhì)管：全國各油田每年需抽油泵3萬臺以上，年消耗高精度管20—40多萬米、此外還可用本項技術(shù)精整各類鉆桿。

(6)軍事工業(yè)：軍事工業(yè)部門現(xiàn)在用旋壓方法加工槍炮管，旋壓方法生產(chǎn)率低而成本高，用冷軋方法生產(chǎn)則更為合適。

(7)軸承行業(yè)：目前滾動軸承座圈的生產(chǎn)，以圓鋼為原料，切片后經(jīng)沖壓制成。大軸承座圈還將實(shí)心棒料掏空來制作，金屬利用率不到40%，迫切需要高精度、軸承鋼厚壁管材。

(8)汽車工業(yè)：95年傳動軸用精密管6000噸，半軸套管1萬噸和各種輸油管等。

(9)航空工業(yè)：鋁合金飛機(jī)起落架管和厚壁鋼管等。

(10)千斤頂行業(yè)：我國千斤頂制造有相當(dāng)實(shí)力，出口創(chuàng)匯前景可觀。各生產(chǎn)企業(yè)目前千斤頂缸多采用實(shí)心棒料加工，生產(chǎn)效益低，材料浪費(fèi)高，對高精度冷軋管需求迫切。

(11)其他領(lǐng)域：各種印染輥、輥道托輥用管、不銹鋼管、鋁管、銅管、異型管及內(nèi)外復(fù)合管等等均可采用本項技術(shù)生產(chǎn)。