1、PDF外文：http:/ 中文 4785 字 出处： Rajan K M, Narasimhan K. An investigation of the development of defects during flow forming of high strength thin wall steel tubesJ. Practical Failure Analysis, 2001, 1(5): 69-76. 关于经旋压成型生产的高强度薄壁钢管缺陷发展的研究 K.M. Rajan and K. Narasimhan 摘要 旋压成型 已 经作为一种
2、有良好发展前景，经济的金属成型技术开始出现。因为它能够提供高强度，高精度，具有优良表面光洁度的薄壁管 。本文介绍了经旋压成型生产的高强度SAE 4130 钢管的实验观察研究。主要观察的缺陷是鱼尾纹 、过早破裂、直径 增 长、微裂纹和宏观裂纹。本文 通过各种失效模式 分析 各类 缺陷 并从中获取促成缺陷的各种因素。 关键词 ：金属成形 包含物 专家系统 显微结构 表面加工 引言 旋压成型是一种有发展空间、经济的金属成形技术， 能够达到国防和航空航天工业发展需要的 高比强度，高精密公差 和优良的表面光洁度的要求。相
3、对较低的加工成 本和高的金属利用率要归功于无屑金属成形技术，然而 将低强度材料加工成高强度产品则要通过应变硬化。 旋压成型是一个渐进的形成过程，使用三维轧制过程的基本变化并结合轧制，剪切，弯曲成一体的操作。它既不像镦锻也像模锻。旋压成型本质上是 逐点塑性变 形过程， 致使一部分形成高变形的显微结构。随着旋压成型的进行， 材料的 屈服强度、极限抗拉强度、硬度和相对延伸率都显著提高 。 传统上，管材的生产是通过热挤压、拉拔或皮尔格轧制等方式。然而若要通过热挤压生产出超出规定极限的薄管是不可能的。拉拔 方式 相对于挤压 方式 既简单又经济，因此对于较 厚钢管的生产，一般先冷挤
4、压，然后经拉拔或皮尔格轧机完成 。拉拔过程基本上是一个拉伸过程。在拉拔的过程中，微观裂纹和缺陷从材料的内部开始传播，最后导致材料的破坏。对于硬度较高的材料，每道拉拔工序都需要将断面收缩率限制在 10%以内 1，而且总的收缩率需要根据一系列的退火周期来确定。增加拉拔和退火工序都要增加相应的生产成本。很显然， 用很难加工的材料通过拉拔方式来生产组件的成本很高。然而，如果对尺寸公差要求不高，用传统的拉拔方式来生产管材也是可取的。而旋压成型综合了传统管材生产方法的几种优势。 1 概述 旋压成型用 于 生产具有精密尺寸公差的无缝管。 无缝管 ,理论上来说可以代表最终的可靠性 2
5、。 利用旋转轴进行金属剥皮和 成品 粗加工 。金属零件和芯轴一起旋转（紧密的连在一起）， 滚珠 和心 轴连在一起 ， 滚珠 预先连到一台电脑数值控制的旋压机上。 滚珠 施加的压缩力使粗加工后的金属塑性提高。 要达到变形金属所需要的形状和适当的壁厚，就需要控制滚筒和芯轴之间的间隙。 旋压成型可以分为两种截然不同的加工方式：拉旋成型和缩旋成型。在拉旋成型中，滚珠进给和变形材料前进的方向是同一个方向。 变形材料受到拉应力，同时受到滚珠给予的压应力。在缩旋成型中，滚珠 进给方向和变形材料前进方向相反。材料在滚珠下处于压缩状态，而变形区外不受力的作用。缩旋成型技术目前 被用作研究，图示说明
6、如下： 2 正文 本文介绍了 关于 用 AISI 4130 钢生产的高强度薄壁管旋压成型过程中的故障和 缺陷 产生的原因 的研究 。 研究还分析了能够导致故障和缺陷的各种冶金和机械类因素。 经旋压成型生产的管材常见的缺陷有：直径 增 长 、过早破裂、结疤、鱼尾纹和 耳子 3。其他形式的缺陷包括：胶件料厚不均、微裂纹和宏观裂纹。先进的三辊旋压成型机能够制造出精度高的管材 4,5。然而像包含物和不均匀颗粒结构等冶 金类和材料因素能够影响管材的质量。 此外，选择不合适的变形参数也能够影响管材延伸的质量。本文将钢的冶炼特性和生产高质量的薄壁旋压成型管
7、联系在一起 5,6。 3 实验观察 由于具有可用性、较低的成本和较好的冷变形能力， SAE 4130 钢被用来制造薄壁高强 度无缝管，变形工具选择压力容器。缩旋成型技术在这此得到应用。 本文描述的研究工作所用的 SAE 4130 钢没有经过电渣冶炼法再冶炼。这些等级钢的包含物级别以美洲试验材料协会 45 为依据，具体如下： 硫化物 氧化铝 硅酸盐 球状氧化物
8、 厚 薄 厚 薄 厚 薄 厚 薄 1.5 0.5 2.5 1.0 1.5 1.5 0.5 钢中溶解氧、氮和氢的含量视分析结果而定，一般为：氧 22ppm、氮 110pp
9、m、氢 3ppm。外部构造为三辊，内部为四轴 CNC 旋压机用于实验室工作。下图为旋压成型机的显微照片。 粗加工成品 用较厚的材料进行旋压成型 进行锻造加工，用锥形穿孔机穿孔，芯轴精加工，然后进行淬火和回火。 该流程经过三个道次完成， 而且不需要中间退火。每个到此的硬度和厚度减少百分比如下表： 旋压成型硬度和厚度缩减百分比 道次 坯料厚度（ mm）成品厚度（ mm）坯料硬度（ HRC）成品硬度 (HRC)缩减百分比（ %）1 19.50
10、 9.75 21 28 50 2 9.75 4.875 28
11、 30 50 3 4.87 52.00 30 31 60 旋压管经过一系列变形厚度减少约 88%，剪切和拉伸试验选用的材料是从整个管材上取
