无缝钢管品种多样

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。

珩磨是在低的切削速度下，对工件表面进行光整加工的方法，是磨削的一种特殊形式，也是一种较率的机械加工工艺。它能够进步工件尺寸和几何外形精度及降低工件表面粗糙度，而广泛于内孔的光整加工。

1、精密钢管珩磨管珩磨加工的工作原理，是在一定机械作用下，珩磨条(轮)和工件的相对运动条件下，对工件表面进行低速磨削。

2、精密钢管珩磨管珩磨加工的特点：加工精度高，珩磨后圆度可达0.0005～0.005mm，尺寸精度可达0.005～0.025mm，表面粗糙度可达Ra0.4～0.05μm，而且无烧伤、嵌砂和裂纹；珩磨主要用于加工孔，适用于加工长径比大于10的深孔，还可以适用于其它成形加工(球面、平面、外圆等)。珩磨孔的直径为Φ1～Φ1200mm，长度可达12000mm。几乎所有的材料均可以进行珩磨；珩磨后的表面纹理，有利于油膜的形成，而使工件使用寿命增长；珩磨对机床的精度要求低，工人劳动强度低，可适用普通机床(车、铣、镗、钻床)加工高精度的孔。

3、精密钢管珩磨管珩磨油石(轮)的选择：珩磨油石(或轮)的选择，是根据工件材料和工件的表面质量要要求，来选择它们的特性(磨料、粒度、硬度和结合剂)的。

1)、磨料：珩磨碳钢、合金钢时，选用白刚玉(WA)；珩磨不锈钢、轴承钢、高速钢时，选用单晶刚玉(SA)或铬刚玉(PA)；珩磨不锈钢、高强度钢、高温合金、耐热钢时，选用立方氮化硼(CBN)：珩磨硬脆材料时，选用碳化物磨料(GC、C、BC、D)。
2)、粒度：磨料的粒度是根据工件表面粗糙度的要求来选择。
Ra0.8μm为120#～150#；Ra0.4μm为150#～240＃；Ra0.2μm为240#～W40；Ra0.1μm为W40～W20；Ra＜0.05μm为＜W20。
3)、结合剂：条式和大直径孔珩磨时，一般选用陶瓷结合剂(V)和树脂结合剂(B)外，还采用青铜结合剂(QT)，小孔径珩磨条也多采用B和QT结合剂。珩磨轮一般采用树脂结合剂。
4)、硬度：在相同条件下，珩磨油石的硬度应比砂轮的硬度低一些，以保证油石在珩磨过程中自锐性好。普通油石的硬度在J～P(软3～中硬1)选用，金刚石和立方氮化硼油石的硬度在M～S(中～硬1)选用。总之，珩磨油石(轮)的硬度与工件材料的硬度有关。也即是工件材料的硬度高，油石的硬度应低。
5)、浓度：只有金刚石和立方氮化硼为磨料的磨具才规定浓度。它是指1cm3体积中含有金刚石或立方氮化硼磨料的重量(克拉)。常用油石的浓度为150％(6.6克拉/cm3)、100％(4.4克拉/cm3)、75％(3.3克拉/cm3)、和50％(2.2克拉/cm3)四种。它也和工件材料的硬度和磨料粒度有关，硬度高的工件材料和磨料粒度粗，也就选高浓度；反之，就选低浓度。
6)、油石长度和珩磨轮直径：珩磨油石长度一般为1.5倍孔径；珩磨轮直径一般为Φ50～Φ120mm。山东无缝钢管

4、精密钢管珩磨管的珩磨头：深孔珩磨头有以下几种，如图20～21。珩磨头的结构形式，根据不同的需要有很多种，如有珩磨小孔、大孔、锥孔、盲孔和台阶孔。从扩张力分有定压的、手动扩张的。

产生偏心的钢管 在热轧钢管生产过程中 容易产生，产生的环节多半是在热穿孔时产生的：

根据对自动轧管机轧后钢管的解剖分析，我们认为穿孔毛管经自动轧管机轧制后，钢管纵横向壁厚不均的形式基本上保留了穿孔毛管壁厚不均的分布特征，即轧后钢管仍具有螺旋状的壁厚不均，而且横向壁厚不均显著增大。

自动轧管机产生壁厚不均的原因是：

①穿孔毛管壁厚不均的存在形式和严重程度，直接影响轧后钢管壁厚不均的存在形式和严重程度。

②在自动轧管机上轧管时，因顶杆弯曲，使顶头位置偏离孔型中心而导致壁厚不均，其管中和管头各横截面上的 壁厚和小壁厚位置几乎固定不变；而管尾到管头壁厚不均程度则逐渐增大，因此，减小顶杆残余弯曲度，降低轧管时顶杆的轴向力，对减小壁厚不均程度有显著作用。

③减壁量越大，荒管壁厚不均越严重，减壁量较小时，自动轧管机有减小穿孔毛管壁厚不均的作用。④孔型调整不正确，当辊缝不平行时，会使荒管的壁厚不均加剧。

我们无缝钢管厂对Φ400mm自动轧管机组，穿孔、二次穿孔（延伸）、自动轧管和均整4个轧制过程的荒管实测壁厚数据进行了傅立叶变换，得出了壁厚不均的定量分析及其形成原因，并以此为基础提出了改善钢管壁厚不均的途径：

①二次穿孔（延伸）后荒管上的螺旋形壁厚不均的分布特征一直保留到成品管，因此改善二次穿孔（延伸）是改善成品管壁厚精度的关键环节，主要措施是改进工具设计，提高顶杆和顶头在旋转过程中与轧制线的同心度。

②改善穿孔后毛管的壁厚不均是重要环节，主要措施是提高管坯的加热均匀性，提高定心孔的精度，加长顶头均整带的长度和反锥的长度，提高顶杆与顶头在旋转过程中与轧制线的同心度。

③轧管时虽会产生严重的对称性壁厚不均，但对减轻螺旋形的壁厚不均有一定的作用。因此，轧管时应轧制两道，道次之间应将荒管翻转90°。

④均整过程能基本上对称性壁厚不均，但对螺旋形壁厚不均的作用甚小，因此，应提高均整机的能力。

⑤傅立叶变换是研究斜轧过程壁厚不均的有效手段，这一方法也可用于其他钢管生产机组管体壁厚不均的研究。