冷拔钢管抖纹产生的机理及消除方法

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锥形模短芯棒冷拔钢管和许多其它压力加工方式一样。由于缺乏矫直机理论基础及有效的研究手段，使得工艺上不尽合理，普遍存在一些质量问题。如芯棒的振动导致钢管表面产生抖纹。对锥形模短芯棒冷拔钢管过程中产生抖纹的机理及条件进行了深入的理论分析，发现抖纹产生的主要原因是芯棒与钢管之间的非线性干摩擦力导致芯棒产生自激振动：钢管的拉拔速度及钢管表面的润滑状态是决定芯棒的静平衡位置是否稳定的关键因素，求出了芯棒静平衡位置由稳定向不稳定(周期振动)转化的拉拔速度的临界值。提高拉拔速度可将干摩擦阻尼力转化为粘性阻尼力，同时也使拉拔速度远离临界点，从根本上消除芯棒的振动即钢管的抖纹。 芯棒静平衡位置为不稳定的焦点，即若芯棒由于扰动偏离静平衡位置，芯棒振动的幅值和速度会不断加大。在原点附近，零等倾线位于一三象限，表明芯棒与钢管之间的阻尼为负阻尼。若芯棒因扰动偏离静平衡位置，相点(x，y)为平面上的点。x为芯棒相对平衡位置的位移，y为芯棒振动的速度沿螺线向外运动。振幅不断增大。当相点到达辅助曲线的水平段。即芯棒与钢管的相对速度为零。这时芯棒与钢管一起做匀速运动，待芯棒的弹性恢复力随芯棒的变形加大足以克服静摩擦力时。芯棒开始相对钢管向后滑动，并在摩擦力的作用下不断减速，直至相对速度为零。钢管再次咬住芯棒一起运动，如此形成了相迹为相平面的极限环，此极限环表明芯棒产生了自激振动即稳定的周期振动。 钢管与芯棒之间的阻尼为正阻尼，芯棒静平衡位置为稳定的焦点。冷拔过程中若芯棒由于扰动偏离静平衡位置，其振动会很快衰减掉，仍回到其原有的静平衡位置。 实际生产中出现抖纹的条件分析 (1)钢管拉拔过程中，若外界电压或电流波动(下降)较大时。导致拉拔力及拉拔速度的降低，当降到一定程度时，芯棒即出现振动，显然拉拔速度存在临界值，与理论分析结果相一致。 (2)生产中，看钢管酸洗去锈过程进行得彻底。涂层处理后在钢管表面形成一层完好的湿润状态的润滑膜，则不会出现抖纹。若润滑层风干或脱落，涂层工序导致润滑层不均或酸洗不彻底。拉拔过程中由于芯膜位置变化或钢管变形不均会导致润滑膜被挤落。只要出现上述情形之一，在实际的拉拔中芯棒就会产生振动。上述情况均属于在钢管的表面出现了干摩擦力，理想的摩擦状态(粘性阻尼)遭到破坏。 消除芯棒振动的方法 芯棒的振动属于系统的自激振动，其产生的根本原因是芯棒与钢管的接触面上存在有非线性干摩擦力。因此采用优质的润滑剂，将干摩擦转化为粘性摩擦，芯棒的振动自然消失。 钢管拉拔速度的提高可使芯棒与钢管之间的干摩擦阻尼力转化为粘性阻尼。钢管的拉拔过程是金属的塑性变形过程。钢管在拉拔力、模具工作锥的压力和模具间的摩擦力作用下，产生连续的塑性变形。同时产生大量的变形热和摩擦热，拉拔速度越高。单位时间内所产生的热量高。当模具中的热量达到润滑剂的软化温度时，润滑剂受热软化，变成一种粘稠的流体。这种流体附着在钢管表面，可起到良好的润滑作用，从而将钢管与芯棒之间的干摩擦阻尼力转化为粘性阻尼。较高的拉拔速度在一定程度上可弥补涂层工序及酸洗去锈工序的不足，避免芯棒产生振动及钢管的抖纹。 通过理论分析及实验研究证明了拉拔力不是一个固定的值，而是随着拉拔速度的提高而下降。当模具的结构、表面状态、钢丝表面状态和润滑 剂的性能不变时，由于拉拔速度提高可增加钢丝对润滑剂的机械黏着力和物理化学吸附作用，从而减小了钢丝与模具之间的摩擦阻力，使得拉拔力随着拉拔速度的提高而下降。(图/文www.yj-jz.cn)

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