无缝钢管解决方案

频电阻焊管(Electric Resistance Welding，简称为ERW)与无缝钢管 的区别在于ERW有条焊缝，这也是ERW钢管质量的关键所在。现代化的ERW钢管生产工艺和设备，由于国际上，尤其是美国等多年的不懈努力，使得ERW钢管的无缝化已经有了比较满意的解决。有人把ERW钢管的无缝化分为几何无缝化和物理无缝化。山东无缝钢管几何无缝化就是ERW钢管的内外毛刺。由于内毛刺系统的结构和刀具的不断改进和完善，大中口径的钢管内毛刺的已有了较好的处理。内毛刺可控制在-0.2mm～+O.5mm左右。物理无缝化是指焊缝内部的金相组织与母材之间存在差别而导致焊缝区域机械性能下降，需要采取措施使其均匀化、一致化。ERW钢管的高频焊接热过程，造成了管坯边缘附近温度分布梯度，并形成了熔化区、半熔化区、过热组织、正火区、不完全正火区、回火区等特征区域。其中过热区组织由于焊接温度在1000℃以上，奥氏体晶粒急剧长大，在冷却条件下会形成硬而脆的粗晶相，此外温度梯度的存在会产生焊接应力。这样，就形成了焊缝区域力学性能比母材低的情况，物理无缝化就是通过焊缝局部常规热处理工艺即采用中频感应加热装置将焊缝区域加热到AC3(927℃)，然后进行60m长度、速度在20m/分的空冷过程，需要时再水冷。这种方法的使用达到了应力、软化和细化组织、提高焊接热影响区综合机械性能之目的。目前，世界上先进的ERW机组已普遍采用此方法对焊缝进行处理，已获得较好的效果。优质的ERW钢管不仅无法辩出焊缝，而且焊缝系数达到1，实现了焊缝区域组织与母材的匹配。   同时ERW钢管具有因采用热轧卷板作为原料，壁厚均匀可控制在±0.2mm左右，钢管二端按美国APl标准或GB/T9711.1标准，修端打坡口，定尺长度交货等优点。近几年来，各天然气管网工程和煤气公司已广泛采用ERW钢管作为城市管网的主要管材。

内球笼和外球笼统称为球笼，被称作“等速万向节”，是轿车传动系统中的重要部件，其作用是将发动机的动力从变速器传递到两个前车轮，驱动轿车高速行驶。而钟形壳是汽车用等速万向节至关重要的零件之一，它主要由工作部分和联结部分组成，工作部分由内球面及若干沟道组成，联结部分由柄部的台阶面、外花键和外螺纹等组成。

 

在工作过程中，外花键柄部主要承受车辆启动和制动时的扭矩及一定的弯曲载荷，有时还要承受车辆启动和制动时因突然加速和减速所产生的冲击载荷。故其外花键柄部受到的应力主要为弯曲加扭转应力。内腔沟道表面则要承受传动轴传递扭矩时沿周向产生的钢球挤压，以及车辆在转向过程中钢球沿沟道方向运动所产生的磨损。

 

由于钟形壳工作承受极其复杂的交变载荷，为确保外花键齿面具有足够的硬度，外花键柄部具有高的强度、良好的耐冲击韧性和抗疲劳性能；内腔沟道表面具有高硬度、高耐磨性和高接触疲劳极限。钟形壳一般选用渗碳钢，再经过表面渗碳后淬火、回火处理，达到所要求的硬度、强度和韧性等使用性能要求。

 

本文对20CrMnTi内球笼钟形壳在热处理渗碳淬火过程中变形控制办法进行了研究。

 

1.技术条件

0458D型内球笼钟形壳的加工工艺路线为：锻造→正火→粗加工→热处理（渗碳淬火+回火）→精加工→成品。

 

尺寸及技术要求如下：内径￠53.04mm，壁厚8mm，有效硬化层0.8～1.2mm，芯部硬度35～48HRC，椭圆变形0.1mm以内。

检测仪器：洛氏硬度计、显微维氏硬度计、通止规和圆度仪。

 

2.内球笼钟形壳变形控制方法

0458D型内球笼钟形壳内腔沟道在渗碳淬火过程中易产生淬火变形，若变形较大，会影响后续的装配和使用，所以应控制好内球笼钟形壳的变形量。笔者分析机加工、工装、热处理工艺、淬火冷却介质、搅拌方式等都是决定淬火变形的因素，本文着重研究了淬火冷却介质、工艺及机加工对内球笼钟形壳变形的影响。

 

（1）合理选择油品

热处理设备为多用炉，生产初期使用某快速油淬火，超过75%的工件因内腔道变形较大而影响产品质量，笔者通过改变渗碳时间、淬火温度及保温时间、碳势及渗碳时间、油温及搅拌频率等来降低内腔变形量，结果都不理想， 情况是工件变形超标比例为55%，图1为0458D型内球笼钟形壳外观图，图2为钟形壳装炉方式。