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管材成形及成形中的表面形貌研究
管材成形及成形中的表面形貌研究
摘要：
管材成形是现代工业生产中非常重要的一环，成形后的管材表面形貌对其机械性能、耐腐蚀性、外观等方面有着非常大的影响。本文主要介绍了管材成形过程中常见的成形方法及其影响管材表面形貌的因素，并对现有的成形技术及其研究进展进行了简要介绍。
关键词：管材；成形；表面形貌
一、简介
管材成形是现代工业生产中非常重要的一环。管材成形是指通过加工工艺，将一定长度的金属板材、板带直接锻、冲成一定规格的管材。成形后的管材不仅具有较高的机械性能，而且外观美观，能够广泛应用于石油、化工、航空、航天等领域。
管材表面形貌对其机械性能、耐腐蚀性、外观等方面有着非常大的影响。因此，在进行管材成形之前，需要对其表面形貌进行研究，并对成形过程中的各种因素进行控制，以保证成形后的管材符合使用要求。
本文主要介绍了管材成形过程中常见的成形方法及其影响管材表面形貌的因素，并对现有的成形技术及其研究进展进行了简要介绍。
二、管材成形方法
管材成形方法主要包括热轧、冷轧、冷拔、铸造、挤压、焊接、液压成形等。不同的成形方法对管材表面形貌的影响有所不同。下面分别介绍各种成形方法及其影响管材表面形貌的因素。
1、热轧
热轧是通过热加工方式，将金属坯料预热至一定温度后，在轧机上对其进行压制、变形，最后得到所需形状大小的产品。热轧对于普通低碳钢管的成形具有很好的效果。然而，热轧对于不锈钢等高温敏感性较强的合金材料，则不太适合。
热轧对于管材表面形貌的影响主要包括：(1)轧辊表面的均匀精细度，(2)轧辊磨损程度，(3)涂层的均匀性，(4)油膜的均匀性等。这些因素会影响管材表面的平整度、表面粗糙度以及表面缺陷等。
2、冷轧
冷轧是指在室温下对金属板材进行轧制，主要用于制造薄型板材和冲压件。由于物理特性的差异，不同的材料对冷轧有着不同的适应性。冷轧对于低碳钢十分适用，因为其具有较好的可塑性。
与热轧相比，冷轧对于管材表面的表现形式更为复杂。冷轧对管材表面的影响主要包括表面硬度、表面粗糙度、界面摩擦因素等。此外，钢板的形状、尺寸和厚度也会对表面形貌产生影响。
3、冷拔
冷拔是一种将金属棒材通过钢丝绳和轮组、冷拔器等设备进行轻拉、冷拔制造的成形方法。冷拔通常用于制造高精度的传动轴、弹簧等。
冷拔对于管材表面形貌的影响较小。一般情况下，冷拔能够使得管材表面获得一定的平整度和表面粗糙度，并且表面会因此产生一些缺陷。这些缺陷通常可通过涂层、表面抛光等方法进行修复。
4、铸造
铸造是通过将熔融的金属浇铸到模具中，再进行冷却而得到所需形状的产品。铸造靠近表面的部位通常具有较大的缺陷和气坑，这使得铸造的成品表面形貌较为不均匀。
铸造对于管材表面形貌的影响主要包括铸造件的尺寸和形状、铸造工艺等因素。在生产实践中，常使用化学处理等方法对铸造产生的缺陷进行掩盖以美化其外观。
5、挤压
挤压是把金属坯料压制到模具中获得所需形状的一种成形方式。挤压加工是制造直径小、长、壁厚薄的管材的理想方法，其对管材表面形貌的影响较小。
挤压对于管材表面形貌的影响主要包括模具精度、模具的形状、金属的成分、加工温度等。这些因素都会影响管材表面结构的均匀性、表面粗糙度和厚度精度等方面。
6、焊接
焊接是将两种金属板材通过电弧、气焊等方法进行加热、融化后，通过液态金属之间的流动与扩散，实现板材之间的连接。焊接通常必须进行后续加工，以使焊缝处的管材表面与管材表面达到一定的一致性。
焊接对管材表面形貌的影响较大，主要包括如下因素：（1）焊接热量；（2）焊接速度；（3）焊接压力；（4）焊接气氛；（5）焊接设备质量等。这些因素会影响管材表面的平整度、粗糙度等。
7、液压成形
液压成形是使用压力较大的液压介质对金属进行塑性成形的一种加工方法。与其他加工方法相比，液压成形能够快速地形成复杂的三维形状，而无须较为复杂的模具。
对于管材表面形貌的影响，液压成形主要还是取决于模具的精度和加工参数，比如液压介质压力、流量、工作温度等。
三、结论
管材成形的方式很多，常用的包括热轧、冷轧、冷拔、铸造、挤压、焊接、液压成形等。不同的成形方式对管材的表面形貌产生的影响各不相同。要选择合适的管材成形方法，需要综合考虑管材材质、成形难度、设备和技术手段等方面的因素。未来，我们需要进一步研究管材成形过程中各种因素对于管材表面形貌的影响，以进一步提高成形质量。