厚壁无缝钢管实力雄厚

27SiMn(化学成份(国标):C:0.24-0.32;Mn:1.1-1.4;Si:1.1-1.4;S:≤0.035:P:≤0.035)厚壁钢管(壁厚范围28mm~60m)被广泛用于煤矿液压支架大立柱缸体,有的缸筒长达2000m,其中一段长200m缸筒的外圆直径要从Φ380m增至Φ398m,常规工艺选择用中408m钢管加工,这种方法切削量太大,不仅造成材料的浪费,并且生产周期长。如果采用平常的堆焊方法,当堆焊层金属出现气孔、裂纹、夹渣等缺陷时,就会造成渗漏、密封件挂伤,严重时将出现堆焊层剥落现象,还会出现缸柱间互相窜液、立柱油缸液压力升不上去影响使用的情况。

 

本发明的目的在于提供一种加工质量和效率高的27SiMn厚壁钢管的堆焊方法

为实现上述目的,本发明可采取下述技术方案:
本发明所述的27SiMn厚壁钢管的堆焊方法,它包括下述加工步骤:
将需堆焊部位粗加工至见金属光泽后,预热140-160℃,控制层间温度在150-200C,用80%Ar+20X00保护气体、采用SLD60焊丝分层堆焊至要求的厚度后,冷却至100℃,再整体加热至900-940℃,保温2小时后出炉淬水至室温:在整体装炉升温至540℃,保温4小时,冷却至室温即可。
所述SLD60焊丝的组分为C:0.05;Mn:1.29:Si:0.76:Mo:0.34:Ti 0.11;S:0.01;P:0.02:所述焊丝的直径为Φ1.6。
本发明的优点在于堆焊前预热,采用80%Ar+20%C0,保护气体,焊接材料用SLD-601.6,按照上述加工方法进行堆焊,焊后热处理,这样不仅工艺方法经济合理,堆焊层与母材之间的熔透质量高、堆焊层金属无气孔、裂纹、夹渣等缺陷,达到满足液压支架缸筒的设计强度及尺寸要求;由于液压支架的生产批量大,且每根缸筒的堆焊层厚达9m,采用本堆焊方法,不仅可以节约材料,又可以提高生产效率。

具体实施方式
本发明所述的27SiMn厚壁钢管的堆焊方法,它包括下述加工步骤:
将需堆焊部位粗加工至见金属光泽,除去表面的油、垢等污物,预热150℃控制层间温度在150-200℃,用远红外测温仪监测温度;用80%Ar+20XC02保护气体、采用SLD-60中1.6焊丝,焊丝的重量组份分为:0.05:Mn:1.29:Si:0.76Mo:0.34:Ti:0.11;S:0.01;P:0.02:选用单枪环缝气体保护自动焊机(电流420A,电压40V,焊速600m/min),分层堆焊至要求的厚度后,冷却至100℃,再整体加热至900-940℃,保温2小时后出炉淬水至室温;在整体装炉升温至540
C,保温4小时随炉缓冷至300℃出炉,冷却至室温即可

某型号产品中的贮油缸筒体,该零件具有以下特点:

①体是由51mm×3mm钢管经旋压封口而成;②在简体壁多处局部由塑性胀形加工而成的向外凸包或扩径段,凸包或扩径段构成缸筒,局部外径尺寸公差为1T10或IT12。因此,该简体的胀形加工属超长径比厚壁钢管的精密胀形。

 

工艺分析
(1)该零件长度较大,成形部位分布在简体的不同部位,成形部位的位置尺寸又受到旋压封口的影响,如果在封口后胀形,将会造成局部胀形部位位置尺寸不准,而且模具设计困难。

 

(2)该零件成形部分的形状尺寸差别较大。既有整体成形,又有局部成形,而且,局部成形部分尺寸差别较大,如果一次成形出所有成形部分,必然会造成模具设计的困难和加工的困难,而且成功的把握性很小。

 

(3)该零件属超长径比厚壁钢管,所需成形力较大。在金属塑性加工中,该零件的成形适合胀形工艺。胀形工艺一般可分为刚性胀形与软凸模胀形刚性胀形适用胀形力较大,但模具结构复杂,且受模具结构与强度设计的限制,一般适用于零件长径比较小及相对料厚较溥的零件成形,而该零件长径比较大,属细长零件,若采用该方法,模具的强度和刚性都难以保证。软凸模胀形适合长径比较大的零件,其模具结枃较简单,但受软凸模材料性能的限制,一般只适用成形力较小的薄壁件的胀形加工。由于该简体材质为钢材,厚度较大,所需胀形力较大,所以采用软凸模胀形也无法达到该零件成形的需要,因此,该零件的成形具有较大的难度。

 

胀形工艺及模具结构
根据以上分析,要使该零件成形部分的位置准确,且不受封口部分的影响,那么零件的成形工艺应放在旋压封口之前进行,以成形的位置尺寸确定旋压尺寸,这样同时可避免成形力对旋压部分形状的影响.

1 应力应变和沮度分析将上述建立的有限元分析模必和设定的边界条件分别在 Marc 软件设定．获得了竺厚 17mm 的钢管轧制时的变形情况。图 2 为钢管在第 1o 机架变形区的等效应变、等效应力和沮度分布图。从图中可知．钢管产生的等效应变、等效应力以及轧制过程中的沮度分布并不均匀。在轧辊约束下．钢管外表面产生的变形小于内表面变形；辊缝处的等效应力小于辊底处的等效应力。从钢管的退度分布云图可以看出．钢管的外表面由于与处于较低沮度的轧辊的接触．沮度迅速下降较多；钢管中间部分的沮度升高，但幅度不大．主要是由于钢管变形．部分变形功转换为热债；钢管内表面沮度墓本不变．说明内表面通过对流和热辐射一与外界进行的能徽交换较少。
2 成品钢管的周向壁厚分析本文在进行钢管张力减径的有限元计算过程中发现．划分的有限单元网格产生崎变．单元节点与其径向位！偏离较大．由此会导致在 Marr 自带的后处理模块中计算成品钢管峨厚时会产生较大的误差。因此，本文将有限元计算获得的结果文件导入到 CAD 软件中进行壁厚侧．，能充分保证侧盆的准确性。钢管周向璧尽按图 3 所示位 t 进行侧盆。图 4 为本文经过计算获得的不同壁厚的钢愉减径后的璧厚沿周向分布图。可以粉出变形后的成品
钢管的壁厚并不一致．且都出现了内多边形现象．壁厚越小。出现的内多边形现象越严欢。分析产生内多边形的原因主要有如下 3 点： ( 1 ）轧辊孔型的椭阂形状导致张力减径过程中金属沿孔型圆周方向的压下峨出现趋异．辊底处的压下反较大而辊缝处压下盆较小；同时，辊底的金属和辊缝的金属变形时的流动方式不一样，辊底金属向内侧流动，而辊缝金属向外侧流动。 ( 2 ）轧辊运动时，其横截面上不同位，的线速度导致了钢管表面的牵擦力分布不均。图 5 给出了变形过程中钢管表面的雌徐力分布云图．从图中可以粉出，由于钢管的线速度小于辊缝处的线速度．而大于辊底处的线速度，由此造成了康擦力方向在辊缝位且与轧制方向相同，而在辊底位置雌擦力与轧制方向相反．并在辊缝处形成了轴向压应力 M ，而在辊底处形成轴向拉应力，并且越帐近辊缝和辊底位， . 康擦引起的附加应力越大。