[发明专利]一种基于抗拉强度的多道次拉拔铜管管坯尺寸计算方法

说明书

本发明提供一种基于抗拉强度的多道次拉拔铜管管坯尺寸计算方法，涉及铜管管材拉拔成形技术领域。该方法首先确定管坯拉伸次数及拉伸道次的平均硬化值，并计算各道次管坯抗拉强度的乘积、各拉伸道次管坯延伸系数及各拉伸道次管坯壁厚；然后计算管坯的径差和、管坯外径公差及各拉伸道次管坯径差；最后计算各拉伸道次管坯外径。本发明方法在铜管材多道次拉拔成形过程中，考虑到金属在加工过程中的拉拔硬化与温度升高引起的软化现象，将抗拉强度参与在其中来完成变形量的设计，符合金属拉拔成形变形规律。

技术领域

本发明涉及铜管管材拉拔成形技术领域，尤其涉及一种基于抗拉强度的多道次拉拔铜管管坯尺寸计算方法。

背景技术

传统铜管材的多道次拉拔成形过程中，管坯尺寸的变化主要是根据双递减法、ZBL法与K系数法进行计算。这些方法仅仅是从几何关系进行设计，没有考虑金属管坯拉拔过程中产生的加工硬化现象，也没有考虑摩擦热与变形热导致的管坯软化现象，同时对设计人员的经验要求强，径差分配容易出现不合理现象，需要反复多次调试，适用范围存在很大局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于抗拉强度的多道次拉拔铜管管坯尺寸计算方法，根据管坯拉拔过程抗拉强度的变化计算管坯尺寸的变化情况。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于抗拉强度的多道次拉拔铜管管坯尺寸计算方法，包括以下步骤：

步骤1：计算管坯拉伸次数，如下公式所示：

其中，n为从管坯到成品管的拉伸次数，为设定平均道次延伸系数，其取值范围为1.45-1.75，λ_∑为总延伸系数，对于铜管材：

其中，D₀、S₀分别为管坯外径及壁厚，Dn、Sn分别为成品管外径及壁厚；

步骤2：计算拉伸道次的平均硬化值Δσ_b，如下公式所示：

Δσ_b＝(σ_bn-(σ_bn-σ_br)/n-σ_b1)/(n-1)

其中，σ_b1为第一道拉拔后管坯材料的抗拉强度，σ_br为拉拔过程管坯最高温度在100℃-200℃时的材料抗拉强度，σ_bn为第n道拉拔后管坯材料的抗拉强度，σ_b1、σ_br、σ_bn通过拉伸实验测得；

步骤3：计算各道次管坯抗拉强度的乘积k，如下公式所示：

其中，i为拉拔道次；

步骤4：计算各拉伸道次管坯延伸系数λ_i，如下公式所示：

λ_i＝λ_i-1*σ_b1/(σ_b1+i*Δσ_b) (2≤i≤n)

步骤5：计算各拉伸道次管坯壁厚S_i，如下公式所示：

S_i＝S_i-1-(S₀-S_n)*λ_i/λ_∑  (1≤i≤n)

步骤6：计算管坯的径差和C_z，如下公式所示：