超声拉管

超声拉管是超声金属塑性加工应用的较新发展，许多国家都在进行积极研究、开发和应用。

（1）原理与特点

超声拉管的作用机理与超声拉丝的机理相同。这里只介绍工艺原理。其装置原理如图8-33所示，该装置是在通常的拉管设备上安装超声振动系统。超声振动系统由超声波发生器、换能器、变幅杆组成，超声系统产生的纵向振动由变幅杆直接传递给拉丝模的内模或外模。在拉管过程中拉丝模同时进行超声振动，即可有效改善拉管质量，提高拉管效率。

超声冷拔金属与一般冷拔方法比较有以下特点。

① 降低拉拔力。在一般情况下，给外模施加超声振动拉管，可使拉拔力降低15%〜20%;给内模施加超声振动，可使总拉拔力降低10%以上；棒芯受力可减少65%以上。如果调节得当，这些力还可以进一步降低，可以减少拉拔道次，进行多道连拉。

② 提高延伸系数，减少拉拔道次。采用超声拉管时，金属的延伸系数提高。多项试验对比表明，材料抗拉强度越高，延伸系数的提高比例越大。试验中还发现，经超声拉管后的钢管不易开裂，未经退火再次拉管时拉拔力小，能弯曲的次数增多。

③ 降低表面粗糙度。比普通冷拔降低1〜2级，即表面粗糙度可达Ra0. 2〜0.4μm。减少中间热处理环节：改善润滑，延长模具寿命：提高直径厚度比：直径厚度比可达500 : 1, 比常规方法提高10倍。提高加工精度：超声拉拔精密高压油管，其精度可由原来的 提高到±0. 05。

④ 能拔制一些难以成型的材料。对一些普通拉管方法不易解决的难加工材料和异形截面管，超声拉管更显优势。例如核反应堆的U形管和矩形截面管等，用普通拉管方法难以拉拔；对极细、极薄、较厚、很长，以及钛、钽、铬、锆石等材料，超声拉管可以实现拉拔且质量较好，是普通拉管无法与之比拟的。

（2）超声拉管装置

在实际工艺中，超声冷拔金属管需要较大的超声功率，为此常采用功率合成振动系统。图8-34是一种用多个换能器共同推动外模的示意图，其功率容量为几千瓦。

如果需要更大的功率，可以采用R-L振动方向变换器的多级连接。在实际中，电功率容量的大小可以根据工艺需要进行多组R-L振动方向变换器的连接设计。

超声拉管装置由超声波发生器、超声振动系统和内模(或外模)等部分组成，换能器是多级连接，釆用阶梯形变幅杆与之连接，合成波导杆设计要做到安装方便、端面不能太大，传输杆在外模拉管中，外模要放在振幅最大处，在内模拉管中，芯棒顶端要放在振幅最大处；一般的钢管拉机都可以安装超声系统。

在冷拔过程中，超声振动可施加于外模，也可以施加于内模，施加于内模时一般采用纵向振动，施加于外模时可以用纵向振动也可以用径向振动。如果超声振动同时施加于外模和内模效果会更好。