升降輥的作用是穿孔前支持頂桿的前行到軋制等待位,穿孔結束后將頂桿上的毛管往后輸送,同時也起支持頂桿和毛管的作用。一個穿孔過程中有三個位置即頂桿位、毛管位和下降位。升降輥道多有6~7個輥組成,間隔的布置在三輥定心裝置之間。
為了提高短毛管從機架內脫出的速度,很多機組在出口個升降輥的上方安裝一個夾送輥,增加了軸向力,加快了毛管脫出速度。
升降輥的驅動有電機集中傳動的,也有電機單獨傳動的,而升降輥的上升和下降更多采用液壓缸的動作并依靠調整絲杠的限制來達到不同位置的目的。的驅動方式是采用液壓馬達驅動并靠有位置傳感器定位的液壓缸進行升降位置調節。
頂桿小車的作用是將頂頭送到穿孔機軋輥之間的適當位置,在穿孔時承受頂頭傳來的軸向力。
穿孔時頂桿和頂頭與管坯一起轉動。由于穿孔機軋輥直徑一般要比管坯直徑大3~5倍,故管坯的轉速要比軋輥的轉速高3~5倍(計算時要考慮滑移系數)。作用在頂桿小車上的力一般約為軋制力的30~40%,頂頭和管坯接觸的瞬間還產生沖擊載荷。這些力全部作用在頂桿小車上。
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斜軋穿孔過程存在著兩次咬入,次咬入是管坯和軋輥開始接觸瞬間,由軋輥帶動管坯運動而把管坯曳入變形區中,稱為一次咬入。當金屬進入變形區到和頂頭相遇,克服頂頭的軸向阻力繼續進入變形區為二次咬入。
一般滿足了一次咬入的條件并不見得就能滿足二次咬入條件。在生產中我們常常看到,二次咬入時由于軸向阻力作用,前進運動停止而旋轉繼續著即打滑。
1) 一次咬入條件
一次咬入既要滿足管坯旋轉條件又要滿足軸向前進條件。
管坯旋轉條件下式確定:
Mt≥Mp+Mq+Mi
式中Mt-使管坯旋轉的總力矩;
Mp—由于壓力產生的阻止坯料旋轉力矩
Mq—由于推料機推力而在管坯后端產生的摩擦力矩
Mi—管坯旋轉的慣性矩
如果忽略Mq、 Mi(值很小)則一般的表達式為:
n(Mt + Mp)≥0 (n—軋輥數) (6)
前進咬入條件是指管坯軸向力平衡條件,也就是,曳入管坯的軸向力應大于或等于軸向阻力,其表達式為:
n(Tx-Px)+P′ ≥0 (7)
式中: Tx—每個軋輥作用在管坯上的軸向摩擦力
Px--每個軋輥作用在管坯上正壓力軸向分量
P′—后推力 (一般為零)
2) 二次咬入條件
二次咬入中旋轉條件比一次咬入增加了一項頂頭/頂桿系統的慣性阻力矩,其值很小。因此二次咬入旋轉條件,基本和一次咬入相同。二次咬入的關鍵是前進條件。
二次咬入時軸向力的平衡條件:
n(Tx-Px)-Q′≥0
式中:Q′—頂頭鼻部的軸向阻力
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鋼質
高壓氣瓶用鋼采用無時效鎮靜鋼,一般由堿性平爐、電爐、吹氧堿性轉爐冶煉,有些鋼種還需經電渣重熔或真空冶煉。主要鋼種為錳鋼、鉻鉬鋼或其他合金鋼,碳鋼已很少采用。對化學成分的要求是:碳錳鋼C≤0.40%,S≤0.030%,P≤0.035%,S+P≤0.060%;鉻鉬鋼及其他合金鋼C≤0.40%,S≤0.035%,P≤0.030%,S+ P≤0. 055%;其他主要成分也作了相應規定。特殊超高強度級輕型氣瓶用合金鋼的化學成分要求:S≤0.010%,P≤0.015%,S+P≤0.020%對鋼的非金屬夾雜物和低倍組織均有較嚴格的要求,非金屬夾雜物為:(A+C)類≤3.0級,B類≤3.0級,之和≤5.5級;低倍組織中不允許有白點、殘余縮孔、離層、夾渣等缺陷。
力學性能
氣瓶是高壓容器, 為保證安全使用, 除要求有相應高的抗拉強度、屈服強度外, 還要求有高的伸長率和沖擊韌性。一般地區鋼瓶的使用環境溫度為- 20~ 60℃, 寒冷地區的使用環境溫度為-40~60℃; 前者普遍采用經正火或正火+ 回火處理的碳錳鋼鋼瓶,后者一般采用經調質處理的鉻鉬鋼或其他合金鋼鋼瓶。按GB5099-94 標準規定, 兩類鋼經熱處理后需分別做-20℃, -50℃V 型低溫沖擊試驗。其沖擊韌性、屈強比、伸長率應達到相應的規定值。用作坯料的無縫鋼管, 其試樣經熱處理后的檢驗結果亦應達到此規定值要求。
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