高精度冷拔钢管制造工艺的智能化研究

发布时间：2020-10-14 16:08

　　 普通的冷拔钢管需要进行机械加工后才可以使用在汽车发动机的凸轮轴,而高精度冷拔钢管可以直接用做凸轮轴的原材料。本文研究高精度冷拔钢管的制造工艺,在其制造过程中的关键工艺进行智能化改进,以保证高精度冷拔钢管的质量。首先简要介绍了冷拔钢管的制造工艺,探讨了国内外冷拔工艺以及智能化现状,阐述了冷拔工艺中各个工艺步骤对产品质量的影响,分析了传统冷拔工艺之中的不足之处,并提出智能化改进的具体需求。根据冷拔钢管的技术要求,设计了高精度冷拔工艺的总体方案,提出了多代理的生产工艺系统。根据生产工艺路线,分别对退火、酸洗、钢管的冷拔过程以及产品质量检测,设计了4个智能代理单元,每个单元使用传感器进行监测,获取现场状态,并通过代理的智能化处理,调整和控制整个生产过程。使用一个总控制器来统一调度这4个代理,实现生产过程的分布式管理。通过对冷拔工艺中的冷拔过程和产品质量检测的深入研究,设计了冷拔过程和无损检测的两个智能代理单元,使用速度传感器和压力传感器获取冷拔夹头的夹紧力和钢管的冷拔速度等工艺信息,使用S3C2440控制器对这些信息进行分析处理,控制夹头的夹紧力,保证生产过程的顺利进行,使用漏磁检测系统发现并剔除存在缺陷的钢管。还设计了基于CAN总线的分布式架构,通过CAN收发器、CAN控制器以及智能代理单元之间的连接,实现了整个生产系统的信息交互。最后,搭建了高精度冷拔钢管的智能化制造平台,在企业现场进行了部分试验,试验结果表明,通过对生产现场的工艺参数进行控制,改善了冷拔钢管的质量,提高了冷拔钢管的精度。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG356
【部分图文】：

高精度冷拔钢管制造工艺的智能化研究精度冷拔管凭借其优势在制造行业中占有不可替代的作用，高精度冷拔工艺也是在被逐步完善。国内对高精度冷拔工艺的研究虽然起步比较晚，但是通过不断地摸索研高精度冷拔工艺的发展也日趋成熟，广泛的应用到生产当中。从 1987 年起，我国陆液压预应力高精度冷拔管机[7]，随着高精度冷拔工艺的市场需求不断增大，有很多艺进行了深入的研究。杨传柱在对高精度冷拔钢管的研究中针对现有普通链式拉拔的生产工艺进行分析[8]，研究了其控制要求以及生产过程中的局限性。高精度冷拔过程中对着各项工艺有着严格的要求，国内也有很多学者对此进行了研究，邹玉萍、酸液浓度和酸洗速度等酸洗工艺参数对不同规格钢材酸洗质量的影响展开了研究艺进行了优化[9]，王家聪等通过对高精度冷拔钢管残余应力的分析，并给出了其消高精度冷拔管的退火过程进行了研究[10]，无缝冷拔管生产完之后还需要对其进行无产品质量，现在较为通用的检测方法有涡流检测法、漏磁检测法以及超声检测法等[1 为一种可消除端部检测盲区的漏磁检测装置结构图。

图 2.1 高精度冷拔管艺是通过对普通的冷拔工艺进行优化改进而进行生产洗润滑、冷拔等几个步骤，现以一种型号的无缝钢管如下表 2-1 和表 2-2 为毛坯管和成品管的参数。表 2.1 毛坯管参数目 外观 外径 内径参数 无灰尘、锈蚀 34 0.2mm6. 0 0.5mm表 2.2 高精度冷拔管参数要求外观 外径 内径 圆柱度 尘、锈蚀 mm0.050.0525 mm0.20 150. 05mm管的尺寸参数，制定了通过两道次冷拔的生产工艺，

图 2.3 等径冷拔钢管管壁中残余应力分布图而冷拔是通过塑性变形来进行生产，冷拔过程中会产生很大的形变，这个形变表现内部就是受到强外力的作用，残余应力在钢管上的存储能量被释放出来，这时钢管所处环境下不能够使得钢管内部的晶相发生变化[20]，这个能量的释放就表现为钢管的开裂等象，严重影响了冷拔钢管产品的质量，必须要对其进行退火。退火的温度需要控制在一定的范围内，不仅能够去除钢管内的残余应力，而且要保的力学性能，保证在冷拔过程中钢管不受到损伤的同时是钢管具有一定的物理特性。最冷拔之后不需要退火，利用钢管冷拔过程中的加工硬化使得钢管外硬内韧，符合产品的2）酸洗、磷化皂化工艺由于退火过程对钢管进行了加热，在钢管表面已发生氧化反应，钢管表面会附着氧需要清除这层氧化皮，对钢管进行酸洗，防止其在冷拔时对钢管表面造成损伤。进行酸要控制好酸洗时间，需要将氧化膜进行充分化学反应但又不能损伤到钢管，消耗原材料由于外模和内模的挤压，沿着钢管冷拔方向所受到的垂直压力很大，根据摩擦力的式这就会使得钢管在冷拔时受到的摩擦力很大，如图 2.4 是冷拔过程的示意图。
【参考文献】

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本文编号：2840888