擴徑（脹形）工序 ，是一種依靠材料的拉伸，將直徑較小的空心零件或管毛坯，在半徑方向上向外擴張的加工方法。擴徑是冶金術語之一，是一種利用液壓或機械方式從鋼管內壁加力使鋼管沿著徑向向外擴脹成型的壓力加工工藝，有熱擴徑和冷擴徑兩種方式。
基本介紹
- 中文名：擴徑
- 外文名：hole enlargement
- 種類：熱擴徑、冷擴徑
- 屬性：冶金術
- 其他稱呼：脹形，擴管加工
- 方法：壓入擴徑，拉伸擴徑
分類,熱擴徑,冷擴徑,套用,
分類
熱擴徑
鋼管熱擴徑主要有斜軋擴徑，拉拔擴徑和頂推擴徑三種方法。從它的發展歷史來看，首先得到發揚的是斜軋擴徑，其後是拉拔式擴徑，最後才是頂推式擴徑。
隨著工業技術尤其是石油與化學工業的發展，大直徑無縫鋼管需求量逐年增加，儘管大型周期式軋管機組與頂管機組可以生產一部分大直徑，但其設備龐大，一次性投資高，且生產大直徑薄壁管在技術上還有一定困難。管材熱擴徑方法主要有以下幾種：
(1)斜軋熱擴徑在斜軋擴管機上進行。斜軋擴管機有兩個裝在箱形機架內的懸臂式錐形軋輥。軋輥中心線與軋制中心線在水平面上相交成60° ～80°角，兩個軋輥由直流電機驅動，其旋轉方向相同。錐形軋輥工作錐之前有一個人口錐使管子在咬人後受到一定程度的減徑，以改善咬人條件，然後輾軋管壁擴徑。機組中一般設有均整機與定徑機，以消除鋼管內外螺紋和改善外徑與壁厚的尺寸精度，相對擴徑量可達70%～130%。斜軋擴管的特點是一次變形量大、變形速度快、產量高，適於生產各種鋼種的大直徑和尺寸精度較高的中、薄壁厚無縫鋼管；但其缺點是機組設備龐大，投資高，且不能生產異型及變截面管。
(2)拉拔熱擴徑在熱拉擴管機上進行。先在管端擴一個喇叭口，其擴口直徑比熱擴後管直徑大100mm左右，以利熱擴管時內外卡環卡住管端進行水冷，然後由鏈條牽引拉桿並帶動頂頭從荒管內部通過以實現擴徑減壁及長度縮短的變形過程。拉拔式擴管一般加熱3次，每次加熱後擴徑1～4個道次，總相對擴徑量不大於45%。拉拔擴徑的特點是，擴管機既能熱擴又能熱拔，既能熱擴圓管，又能熱拔異型及變截面管；拉拔擴管機設備重量輕，投資少，更換工具簡便；但因拉拔擴管為自由變形，擴管產品的表面缺陷易暴露和擴大，壁厚精度和外徑精度不高。
(3)還有一種區別於傳統拉拔擴管工藝的中頻感應加熱液壓二步推進式熱擴管新工藝，用來生產大口徑鋼管。其基本原理是：置於中頻線圈中的原料鋼管，經中頻感應加熱後，靠液壓缸活塞運動，推過尾部固定於油缸固定架上的錐形內模芯棒，達到擴徑的目的。該工藝設備簡單，每個機組僅有數十噸。穩定的鋼管快速中頻感應跟蹤加熱和穩定的液壓推進速度相匹配，可較好地解決了原料變形溫度的可調、恆定的基本條件，達到了節能目的和產品性能穩定效果。變拉動芯棒擴管為推動原料管擴徑，使變形後的鋼管不再受軸向力，且具有極短應力線。鋼管經中頻加熱擴徑，相當於對管體進行正火處理，經檢驗分析，金相組織均勻、晶粒更加細化，力學性能好。
冷擴徑
冷擴徑後，鋼管的力學性能有如下變化趨勢：鋼管管體的屈服強度有上升趨勢，抗拉強度略有上升，管體的屈強比有所升高；管體內部殘餘應力的峰值下降，分布趨於均勻，管體應力狀況大大改善；
冷擴徑後，鋼管管體和管端的直徑將增加1%左右，直徑、圓度以及鋼管兩端的直徑差均大大改善，鋼管的直度也有很大提高，鋼管的長度約縮短0．5%，壁厚約減小0．8%。在制訂工藝時應充分考慮這些變化，確定製管用板材的寬度、長度和厚度，以及擴徑前的鋼管外徑，以免在擴徑後鋼管的幾何尺寸達不到最終的要求而造成不合格。
初期的UOE直縫埋弧焊管機組採用水壓擴徑工藝，後來機械擴徑逐漸替代了水壓擴徑。機械擴徑比水壓擴徑有如下優點：
(1)水壓擴徑後鋼管的外徑與模具的內徑一致，因鋼管壁厚偏差造成鋼管內徑的偏差。一般管線尤其是海洋管線要求以鋼管內徑為基準，因為內徑的不一致不利於現場環焊對接，而採用機械擴徑正好可以滿足以內徑為基準的要求。
(2)機械擴徑的效果便於直接測量，鋼管的最終尺寸可通過調節拉桿行程精確調整。而水壓擴徑的效果只能在擴徑後測量，幾乎無法調整。
(3)由於鋼管外焊縫有一定高度，水壓擴徑時無法避免外焊縫與模具內壁接觸，容易造成近焊縫區的不均勻變形，機械擴徑時模具上開有凹槽，可以避免模具與焊縫接觸。
套用
鋁合金管材很少使用擴徑法生產，但有時為了解決品種問題或挽救管材尺寸超差，也採用擴徑的方法。擴徑的方法有兩種，即壓入擴徑和拉伸擴徑。
壓入擴徑法適用於直徑大、壁厚較厚和長度與直徑的比值小於10的管材，以免在擴徑時產生失穩。為了擴徑後較容易地將芯頭由管材中取出，芯頭帶有不大的錐度。用壓人擴徑方式生產的管材基本上不產生幾何廢料，而用拉伸擴徑的管材必須要切掉夾頭。但是拉伸擴徑可以生產壁厚較薄和較長的管材。壓人擴徑加工率較大，而拉伸擴徑加工率較小。擴徑拉伸的變形方式是兩向壓縮，一向伸長，所以擴徑後的管材一般長度縮短，壁厚減薄，直徑增大，但也造成壁厚不均勻度增加。
