本發(fā)明涉及直縫焊管的制造領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種精密氣彈簧直縫焊管的制造方法。
背景技術(shù)：
氣彈簧由以下幾部分構(gòu)成：壓力缸、活塞桿、活塞、密封導(dǎo)向套、填充物(惰性氣體或者油氣混合物)，缸內(nèi)控制元件與缸外控制元件(指可控氣彈簧)和接頭等。原理是在密閉的壓力缸內(nèi)充入惰性氣體或者油氣混合物，使腔體內(nèi)的壓力高于大氣壓的幾倍或者幾十倍，利用活塞桿的橫截面積小于活塞的橫截面積從而產(chǎn)生的壓力差來實現(xiàn)活塞桿的運動。由于原理上的根本不同，氣彈簧比普通彈簧有著很顯著的優(yōu)點：速度相對緩慢、動態(tài)力變化不大(一般在1:1.2以內(nèi))、容易控制。
氣彈簧如果密封性不好會在使用過程中出現(xiàn)漏油、漏氣等現(xiàn)象；其次是精確度，比如需要500N的氣彈簧，有的廠家生產(chǎn)出來的力誤差不超過2N，有的廠家的產(chǎn)品可能和實際需要的500N相差比較遠(yuǎn)；再次是使用壽命，其使用壽命以其可以完全伸縮的次數(shù)計算；最后就是在行程中的力值變化，理想狀態(tài)下的氣彈簧應(yīng)該在整個行程中力值保持不變。但由于設(shè)計和加工的因素，使得氣彈簧在行程中的力值不可避免地出現(xiàn)變化。而其變化的幅度是衡量一支氣彈簧質(zhì)量好環(huán)的重要標(biāo)準(zhǔn)，變化的幅度越小，說明氣彈簧質(zhì)量越好，反之則越差!
氣彈簧由壓力管，活塞，活塞桿及若干聯(lián)接件組成，其內(nèi)部充有高壓氮氣，由于在活塞內(nèi)部設(shè)有通孔，活塞兩端氣體壓力相等，而活塞兩側(cè)的截面積不同，一端接有活塞桿而另一端沒有，在氣體壓力作用下，產(chǎn)生向截面積小的一側(cè)的壓力，即氣彈簧的彈力，彈力的大小可以通過設(shè)置不同的氮氣壓力或者不同直徑的活塞桿而設(shè)定。
然而，目前用于氣彈簧的直縫焊管阻尼效果及緩沖性能還有待于進(jìn)一步提高，以延長氣彈簧的使用壽命，同時作為生產(chǎn)氣彈簧的直縫焊管，其焊接的質(zhì)量以及其承受壓力的能力是保證氣彈簧正常工作的基礎(chǔ)，目前生產(chǎn)氣彈簧直縫焊管的工藝復(fù)雜、成本高且直縫焊管的性能差。
經(jīng)檢索，中國專利號2012101324028，申請日為2012年4月28日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種超低碳X42鋼級高頻直縫焊管制造工藝，該申請案涉及一種超低碳 X42鋼級高頻直縫焊管制造工藝，采用以下步驟 ：將C含量為0.033～0.06％的超低碳X42鋼級高頻直縫焊管用鋼采用二氧化碳?xì)怏w保護的熔化極氣體保護焊將前一卷的卷尾和后一卷的卷頭焊接：采用排輥成型方法將焊好的帶鋼成型為荒管；調(diào)整高頻感應(yīng)線圈的輸出功率；擠壓荒管，擠壓量在1～4.5％*D，D為成品管的外徑，開口角θ控制在3～6°；焊接成高頻直縫焊管，焊接速度為14～20m/min ；對焊縫進(jìn)行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950±20℃，正火后使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400℃以下，經(jīng)水冷后焊縫溫度降至80℃以下。焊管的性能達(dá)到如下水平：焊縫：抗拉強度不小于415MPa，夏比沖擊功單值不小于40J，均值不小于40J，但是用本工藝生產(chǎn)的直縫焊管不適宜氣彈簧的工作環(huán)境的需求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)氣彈簧直縫焊管的工藝復(fù)雜、成本高且直縫焊管的性能差等問題的不足，提供一種精密氣彈簧直縫焊管的制造方法，采用本技術(shù)方案的直縫焊管使得直縫焊管的工藝簡單，且直縫焊管的焊縫質(zhì)量優(yōu)良以及其拉伸性能、電鍍性能好。
2.技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
本發(fā)明的一種精密氣彈簧直縫焊管的制造方法，其特征在于，采用的工藝路線為：
原料檢驗—酸洗—軋制—退火—精軋—檢驗分條—焊管—檢驗包裝入庫。
具體步驟為：
步驟一、原料檢驗：選擇規(guī)格為2.5/2.75*317的08AL鋼帶坯；
步驟二、酸洗：將步驟一的鋼帶坯吊上上料機，并將其送至導(dǎo)向輥進(jìn)行矯直，切除料頭，將鋼帶與牽引帶焊接平整，隨后對鋼帶坯依次進(jìn)行酸洗、清洗、鈍化、牽引、打卷成鋼帶卷；
步驟三、軋制：將步驟二中的鋼帶卷進(jìn)行三次連續(xù)軋制，軋制過程壓下分配量為2.5/2.75 mm -1.9 mm -1.45 mm -1.3 mm，三次軋制的軋輥凸度依次為0.09 mm、0.06 mm、0.025 mm；
步驟四、退火：
退火前準(zhǔn)備：將步驟三軋制后的鋼帶卷放入罩式爐體內(nèi)，隨后向罩式爐體內(nèi)以10Nm3/h的流量通入氮氣和氫氣的混合氣體，持續(xù)通入30min，且氮氣和氫氣混合氣體通入的同時以相同的流量將罩式爐體內(nèi)的氣體排出；
加熱階段：吊放熱外罩，先減少氮氣和氫氣的混合氣體通入流量至0.5Nm3/h，5分鐘后調(diào)整流量至12Nm3/h，加熱7~8小時使罩式爐內(nèi)的溫度達(dá)到670℃，加熱過程中以12Nm3/h的流量持續(xù)通入氮氣和氫氣的混合氣體，且在加熱階段氮氣和氫氣混合氣體通入的同時以相同的流量將罩式爐體內(nèi)的氣體排出；
保溫階段：以670℃的溫度，對鋼帶卷保溫17~18小時，并以12Nm3/h的流量持續(xù)通入氮氣和氫氣的混合氣體，且氮氣和氫氣混合氣體通入的同時以相同的流量將罩式爐體內(nèi)的氣體排出；
冷卻階段：在爐內(nèi)冷卻10-16小時后，當(dāng)罩內(nèi)溫度達(dá)到500~550℃時進(jìn)行撐外罩，然后進(jìn)行水冷和風(fēng)冷，當(dāng)鋼帶卷冷卻至75~85℃時出爐，冷卻過程中以10Nm3/h的流量持續(xù)通入氮氣和氫氣的混合氣體直至鋼帶卷出爐，且氮氣和氫氣混合氣體通入的同時以相同的流量將罩式爐體內(nèi)的氣體排出；
步驟五：精軋：將步驟四退火后的鋼帶卷進(jìn)行精軋，其壓下時鋼帶卷的厚度由1.3 mm軋制到 1.15 mm，軋輥凸度為0.04~0.06 mm；
步驟六：檢驗分條：將鋼帶卷分條成鋼帶；
步驟七：焊管：將步驟六中的鋼帶擠壓成直縫鋼管毛坯，然后在高頻焊接機上對直縫鋼管毛坯進(jìn)行焊接；最后對直縫鋼管進(jìn)行焊接后處理；
步驟八：剪切步驟七直縫鋼管規(guī)格為1.15*Ф50*5900，并檢驗包裝入庫。
作為本發(fā)明更進(jìn)一步地，步驟二酸洗前對鋼帶坯進(jìn)行剝殼處理，剝殼處理時使得上、下輥之間的輥縫比鋼帶坯的厚度小0.1mm。
作為本發(fā)明更進(jìn)一步地，在步驟二中采用溫度為75~85℃，且質(zhì)量濃度為18%~20%鹽酸溶液進(jìn)行酸洗，酸洗速度為60m/min；采用溫度為70~80℃的熱水進(jìn)行清洗，采用亞硝酸鈉溶液進(jìn)行鈍化處理，鈍化液的PH值為8~9，鈍化速度為60m/min。
作為本發(fā)明更進(jìn)一步地，步驟三軋制前采用45~55℃的溫度對軋輥進(jìn)行預(yù)熱。
作為本發(fā)明更進(jìn)一步地，在步驟三中鋼帶在軋制過程中的板型平直鐮刀彎不超過2mm/m，張力控制為5~6KN，乳化液的質(zhì)量濃度不低于5%。
作為本發(fā)明更進(jìn)一步地，步驟四退火中氮氣的體積百分比為25%，氫氣的體積百分比為75%。
作為本發(fā)明更進(jìn)一步地，步驟五在鋼帶精整過程中板型平直鐮刀彎不超2mm/m，張力控制為5~6KN，乳化液的質(zhì)量濃度不低于2.5%。
作為本發(fā)明更進(jìn)一步地，在步驟七中采用高頻感應(yīng)加熱進(jìn)行焊接，高頻焊機的輸出電壓為18000V。
作為本發(fā)明更進(jìn)一步地，在步驟七中直縫鋼管毛坯焊接時的焊接速度為55~60m/min，開合角為2°~5°，阻抗器為Φ36mm×(150-160)mm規(guī)格的磁棒。
3.有益效果
采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
（1）本發(fā)明的一種精密氣彈簧直縫焊管的制造方法，其中，通過在酸洗鋼帶坯前進(jìn)行剝殼處理 ，使得處于鋼帶坯表面的氧化鐵皮能夠處于疏松狀態(tài)，以使酸洗時提高氧化鐵皮的去除質(zhì)量以及去除速度，從而提高酸洗質(zhì)量；同時合理的設(shè)置上、下輥之間的輥縫進(jìn)行剝殼處理，一方面避免了上、下輥之間的輥縫過小，使得鋼帶坯在剝殼過程中運行阻力過大，增大收卷電機等負(fù)荷；另一方面避免了上、下輥之間的輥縫過大，使得鋼帶坯在剝殼處理時其表面的氧化鐵皮仍僅僅的包裹在其表面，影響酸洗的質(zhì)量。
（2）本發(fā)明的一種精密氣彈簧直縫焊管的制造方法，其中，退火過程中使得經(jīng)過冷變形的鋼帶卷在合適的加熱速度、保溫溫度、保溫時間的工藝參數(shù)設(shè)置下，鋼帶卷的內(nèi)外溫度一致，使得鋼帶卷結(jié)晶質(zhì)量及晶化程度高，晶粒均勻長大，改善了冷變形鋼帶卷的組織結(jié)構(gòu)，且經(jīng)過合理的冷卻速度，最終使其塑性、韌性等機械性能提高，且表面、光滑無麻點，使其具有良好的電鍍性能、焊接性能，以滿足氣彈簧直縫焊管的需求。
（3）本發(fā)明的一種精密氣彈簧直縫焊管的制造方法，其中，焊接過程中合理設(shè)置焊接工藝參數(shù)，有效的提高了直縫鋼管的焊接質(zhì)量，其焊縫平整、致密。
具體實施方式
為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
實施例1
本實施例的一種精密氣彈簧直縫焊管的制造方法，其采用的工藝路線為：
原料檢驗—酸洗—軋制—退火—精軋—檢驗分條—焊管—檢驗包裝入庫；
具體步驟為：
步驟一、原料檢驗：選擇規(guī)格為2.5/2.75*317的08AL鋼帶坯，選擇的為厚度為2.5mm/2.75 mm、寬度為317mm的08AL鋼帶坯，其中08AL表示是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，“08”表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.08%，“Al”表示鋁脫氧冶煉鎮(zhèn)靜。
步驟二、酸洗：將步驟一的鋼帶坯吊上上料機，并將其送至導(dǎo)向輥進(jìn)行矯直，切除料頭，將鋼帶與牽引帶焊接平整，隨后對鋼帶坯依次進(jìn)行酸洗、清洗、鈍化、牽引、打卷成鋼帶卷。
具體地本實施例在酸洗前對鋼帶坯進(jìn)行剝殼處理，剝殼處理時使得上、下輥之間的輥縫比鋼帶坯的厚度小0.1mm，具體地此處當(dāng)鋼帶坯的厚度為2.5mm時，調(diào)節(jié)上、下輥之間的輥縫為2.4mm，當(dāng)鋼帶坯的厚度為2.75 mm時，調(diào)節(jié)上、下輥之間的輥縫為2.65mm，此處通過在酸洗鋼帶坯前進(jìn)行剝殼處理 ，使得處于鋼帶坯表面的氧化鐵皮能夠處于疏松狀態(tài)，以使酸洗時提高氧化鐵皮的去除質(zhì)量以及去除速度，從而提高酸洗質(zhì)量；同時合理的設(shè)置上、下輥之間的輥縫進(jìn)行剝殼處理，一方面避免了上、下輥之間的輥縫過小，使得鋼帶坯在剝殼過程中運行阻力過大，增大收卷電機等負(fù)荷，；另一方面避免了上、下輥之間的輥縫過大，使得鋼帶坯在剝殼處理時其表面的氧化鐵皮仍僅僅的包裹在其表面，影響酸洗的質(zhì)量。
具體地本實施例的步驟二中采用溫度為75~85℃，且質(zhì)量濃度為18%~20%鹽酸溶液進(jìn)行酸洗，酸洗速度為60m/min；采用溫度為70~80℃的熱水進(jìn)行清洗，采用亞硝酸鈉溶液進(jìn)行鈍化處理，鈍化液的PH值為8~9，鈍化速度為60m/min。
由于鋼帶坯依次進(jìn)行酸洗、清洗、鈍化、牽引、打卷成鋼帶卷，此時鋼帶坯在酸洗、清洗、鈍化、牽引、打卷時其運行的速度是相同的，本實施例通過合理的酸洗溫度、酸的質(zhì)量濃度、酸洗速度，以及合理的清洗、鈍化的工藝參數(shù)設(shè)置，使得鋼帶坯經(jīng)過酸洗、清洗、鈍化后其表面具有良好的保護膜。
本實施例采用鹽酸對鋼帶坯進(jìn)行酸洗時，其與氧化鐵皮反應(yīng)容易，反而與鐵本身反應(yīng)慢，故不容易發(fā)生“過酸洗”現(xiàn)象，使用鹽酸酸洗時產(chǎn)生的氫氣較少，故“氫脆”現(xiàn)象較輕，同時由于鐵的各種氧化物在鹽酸中的溶解度較小，因此控制好一定的鐵鹽含量，還可以增加鹽酸的酸洗速度，以提高生產(chǎn)率。
步驟三、軋制：將步驟二中的鋼帶卷進(jìn)行三次連續(xù)軋制，軋制過程壓下分配量為2.5/2.75 mm -1.9 mm -1.45 mm -1.3 mm，此處表示鋼帶卷進(jìn)行三次連續(xù)軋制時第一道次其厚度由2.5/2.75 mm 軋制到1.9 mm，第二道次其厚度由1.9 mm 軋制到1.45 mm，第三道次其厚度由1.45 mm軋制到1.3 mm，三次軋制的軋輥凸度依次為0.09 mm、0.06 mm、0.025 mm，第一次軋制時上、下工作輥的凸度均為0.09 mm，第二次軋制時上、下工作輥的凸度均0.06 mm，第三次軋制時上、下工作輥的凸度均0.025 mm；此處三道軋制的壓下量分別為0.6 mm /0.85mm-0.45mm-0.15mm，且鋼帶在軋制過程中的板型平直鐮刀彎不超過2mm/m，張力控制為5~6KN，乳化液的質(zhì)量濃度不低于5%，本實施例通過合理的壓下量分配、合理的張力控制、以及在軋制中合理的使用軋輥使得在經(jīng)軋制的鋼帶卷板型良好，避免了由于軋制過程中工藝參數(shù)設(shè)置的不當(dāng)，出現(xiàn)板型不良的問題，保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量以實現(xiàn)更大批量的批次生產(chǎn)。
具體地本實施例步驟三軋制前采用45~55℃的溫度對軋輥進(jìn)行預(yù)熱，采用45~55℃的溫度對軋輥進(jìn)行預(yù)熱使得鋼帶坯在軋制開始階段與軋制過程中使得帶材均勻性一致，進(jìn)而保證了鋼帶坯具有優(yōu)良的板型。
步驟四、退火：
退火前準(zhǔn)備：將步驟三軋制后的鋼帶卷放入罩式爐體內(nèi)，隨后向罩式爐體內(nèi)以10Nm3/h的流量冷吹通入氮氣和氫氣的混合氣體，持續(xù)通入30min，且氮氣和氫氣混合氣體通入的同時以相同的流量將罩式爐體內(nèi)的氣體排出，此過程中向罩式爐體內(nèi)冷吹通入氮氣和氫氣的混合氣體使得罩式爐體內(nèi)的氧氣排出，在加熱階段時一方面避免了氧氣氧化鋼帶卷表面，另一方面避免氧氣和氫氣反應(yīng)發(fā)生爆炸現(xiàn)象，帶來危險。
加熱階段：吊放熱外罩，先減少氮氣和氫氣的混合氣體通入流量至0.5Nm3/h，5分鐘后調(diào)整流量至12Nm3/h，加熱7~8小時使罩式爐內(nèi)的溫度達(dá)到670℃，加熱過程中以12Nm3/h的流量持續(xù)通入氮氣和氫氣的混合氣體，且在加熱階段氮氣和氫氣混合氣體通入的同時以相同的流量將罩式爐體內(nèi)的氣體排出，加熱階段時氮氣和氫氣的混合氣體，加熱時混合氣體在罩式爐風(fēng)機的作用下，在罩式爐內(nèi)罩中形成穩(wěn)定的氣流，其可環(huán)繞在鋼帶卷的周圍，氮氣和氫氣作為傳熱介質(zhì)將熱外罩的熱量傳遞給鋼帶卷，鋼帶卷在緩慢的加熱速度下受熱，同時氫氣密度小、動力粘度小且具有還原性，可使得鋼帶卷周圍受熱均勻有效且受熱快。
保溫階段：以670℃的溫度，對鋼帶卷保溫17~18小時，使得鋼帶卷從里至外均達(dá)到所需的溫度，以獲得所需的相變組織，并以12Nm3/h的流量持續(xù)通入氮氣和氫氣的混合氣體，且氮氣和氫氣混合氣體通入的同時以相同的流量將罩式爐體內(nèi)的氣體排出。
冷卻階段：在爐內(nèi)冷卻10-16小時后，當(dāng)罩內(nèi)溫度達(dá)到500~550℃時進(jìn)行撐外罩，然后進(jìn)行水冷和風(fēng)冷，當(dāng)鋼帶卷冷卻至75~85℃時出爐，冷卻過程中以10Nm3/h的流量持續(xù)通入氮氣和氫氣的混合氣體直至鋼帶卷出爐，且氮氣和氫氣混合氣體通入的同時以相同的流量將罩式爐體內(nèi)的氣體排出。
步驟四退火中的混合氣體均是由體積百分比為25%的氮氣和體積百分比為75%的氫氣。
在退火階段時氮氣和氫氣混合氣體通入的同時以相同的流量將罩式爐體內(nèi)的氣體排出，通過此操作使得進(jìn)一步改善鋼帶表面的質(zhì)量，鋼帶表面的的油污、雜質(zhì)等在加熱過程中逐漸碳化，碳化后的油污、雜質(zhì)會隨混合氣體的流動而充滿罩式爐內(nèi)，使得罩式爐內(nèi)布滿灰塵，影響鋼帶表面質(zhì)量。
此退火過程中使得經(jīng)過冷變形的鋼帶卷在合適的加熱速度、保溫溫度、保溫時間的工藝參數(shù)設(shè)置下，鋼帶卷的內(nèi)外溫度一致，使得鋼帶卷結(jié)晶質(zhì)量及晶化程度高，晶粒均勻長大，改善了冷變形鋼帶卷的組織結(jié)構(gòu)，且經(jīng)過合理的冷卻速度，最終使其塑性、韌性等機械性能提高，且表面、光滑無麻點，使其具有良好的電鍍性能、焊接性能，以滿足氣彈簧直縫焊管的需求。
步驟五：精軋：將步驟四退火后的鋼帶卷進(jìn)行精軋，其壓下時鋼帶卷的厚度由1.3 mm軋制到 1.15 mm，軋輥凸度為0.04~0.06 mm，軋輥凸度表示軋制時上、下工作輥的凸度，且上、下工作輥的凸度相等，在鋼帶精整過程中板型平直鐮刀彎不超2mm/m，張力控制為5~6KN，乳化液的質(zhì)量濃度不低于2.5%。
步驟六：檢驗分條：將鋼帶卷分條成鋼帶。
步驟七：焊管：將步驟六中的鋼帶擠壓成直縫鋼管毛坯；然后再高頻焊接機上對直縫鋼管毛坯進(jìn)行焊接；最后將對應(yīng)的R成型刀頭裝入刀架對直縫鋼管進(jìn)行焊接后處理，此處R成型刀頭對直縫鋼管進(jìn)行接觸處焊疤清除處理；在步驟七中采用高頻感應(yīng)加熱進(jìn)行焊接，高頻焊機輸出直流電，輸出電壓為18000V，直縫鋼管毛坯焊接時的焊接速度為55~60m/min，開合角為2°~5°，阻抗器為Φ36mm×(150-160)mm規(guī)格的磁棒。
本實施例根據(jù)具體情況設(shè)置直縫鋼管毛坯的開合角為2°~5°，一方面有效地避免了開合角過小時，預(yù)熱段和熔融段變長，使得閃光過程不穩(wěn)定，過梁爆坡后容易形成深坑和針孔，難以壓合的現(xiàn)象，另一方面避免了開合角過大時，焊接效率下降，功率消耗增加、開合角太大使管的邊緣拉長，產(chǎn)生波浪形折皺的現(xiàn)象。
本實施例采用感應(yīng)焊，由于感應(yīng)圈不與直縫鋼管毛坯接觸，所以直縫鋼管不存在磨損，且其感應(yīng)電流較為穩(wěn)定，保證了焊接時的穩(wěn)定性，焊接時鋼管的表面質(zhì)量好，焊縫平整。
直縫鋼管毛坯焊接時的焊接速度為55~60m/min，在焊接時焊接速度提高時，有利于縮短熱影響區(qū)，有利于從熔融坡口擠出氧化層；反之，當(dāng)焊接速度很低時，熱影響區(qū)變寬，會產(chǎn)生較大的焊接毛刺，氧化層增厚，焊縫質(zhì)量變差。
本實施例根據(jù)具體情況合理設(shè)置焊接工藝參數(shù)，有效的提高了直縫鋼管的焊接質(zhì)量，其焊縫平整、致密。
步驟八：剪切步驟七直縫鋼管規(guī)格為1.15*Ф50*5900，并檢驗包裝入庫。
本實施例的直縫鋼管，由鋼帶坯機械加工到熱處理再到最終的焊接成鋼管，各個過程的參數(shù)設(shè)置層層相扣，相輔相成，最終使得直縫鋼管具有優(yōu)良的拉伸性能、電鍍性能，且其焊縫焊接質(zhì)量好，能夠承受精密氣彈簧的工作需求。