管材加工与质量控制技术指南

四、管材主要工序的加工

一、钻深孔

管材的钻深孔工序是整个管材加工过程中最为关键的环节之一。钻深孔的质量直接决定了管材内外圆表面的加工精度、表面光洁度以及后续加工的可行性。以下是钻深孔工序的详细技术要求和操作要点：

1. 技术要求

• 轴线直线度：深孔钻的实际轴线应为一直线，直线度误差应控制在设计公差范围内，通常为孔径的±0.01mm以内。
• 孔的形状：孔不应呈椭圆或锥度，圆柱度误差应小于孔径的0.02mm。
• 同轴度：孔和外圆轴线的偏移不应影响下道工序加工，同轴度误差应小于0.05mm。
• 尺寸精度：深孔的直径公差应符合设计图纸要求，通常为H7或H8等级。
• 表面光洁度：孔的表面光洁度应达到Ra0.8μm以上，以确保后续加工的顺利进行。

• 工艺选择：采用管材旋转、钻头只作进刀运动的加工工艺。钻头固定不动，管材通过主轴旋转，钻头沿轴向进给。这种工艺可以有效减少钻头的偏移，保证孔的直线度。
• 旋转速度：管材的旋转速度应根据材料和孔径选择。一般情况下，转速应控制在1500~3000转/分钟。对于硬度较高的材料，转速应适当降低。
• 进给速度：进给速度应根据孔径和材料硬度选择。一般进给量为0.01~0.03mm/转。对于小孔径和高硬度材料，进给量应更小，以保证孔的光洁度和钻头寿命。

• 空心顶针：专用空心顶针是保证正常钻削的重要工具之一。其几何形状及制造质量直接影响钻削加工的排屑效果。
• 顶针材料：采用高硬度、高耐磨性的合金钢制造，表面硬度应达到HRC60以上。
• 顶针精度：顶针内孔应与管材外圆同轴，同轴度误差小于0.01mm。顶针的表面粗糙度应达到Ra0.4μm以上，以减少摩擦和磨损。
• 深孔钻：专用深孔钻（见图3-1-4）具有以下结构特点：
• 单边切削刃设计：刃口a和b进行单边切削，不同于麻花钻的对称切削。刃磨时要求刃口a比刃口b磨得稍长一些，即尺寸a大于b。这样切削力的合力指向轴心，钻头趋向轴心，从而保证钻头的正确方向。
• 零位心柱设计：钻削时在孔的中心留下一根很细的心轴，称为零位心柱。由于孔的中心切削速度为零，零位心柱后的金属不被切削。零位心柱的存在改善了切削条件，提高了钻头的寿命，并且引导钻头沿正确方向前进，减少孔的偏离。零位心柱的直径应控制在0.1~0.3mm之间，以避免缠绕钻头。
• 钻杆排屑槽：钻杆排屑槽的几何形状和尺寸对钻孔质量有很大影响。
• 排屑槽设计：进屑槽应较浅，出屑槽应较深，以保证切屑能够顺利排出。排屑槽的螺旋角一般为30°~45°，槽宽应根据孔径和切屑形状选择，通常为孔径的1/3~1/2。
• 槽面粗糙度：排屑槽的表面粗糙度应达到Ra1.6μm以上，以减少切屑与槽面的摩擦。

• 毛坯校直：在钻孔时，管材以2000转/分的速度旋转。如果毛坯弯曲过大，则会产生很大的离心力，使机床主轴发生跳动，加速机床主轴及尾座空心顶针的轴承磨损，降低机床的精度，并使钻头寿命降低，增大孔的偏离。因此，必须对管材毛坯进行校直。
• 粗校：可用手搬压力机校正至弯曲度小于1毫米左右，然后切平尾端面，锪顶针孔和切齐管口。要求两端面必须垂直于轴线，顶针窝的几何形状和深浅必须达到技术要求，顶针窝的表面粗糙度应达到Ra0.8μm以上。
• 细校：将管口端置于卡盘内，用尾座螺杆顶紧。齿形卡盘的齿带动管材旋转，手持粉笔稳定地对着旋转的管材，靠近弯曲的部分会接触粉笔并留下记号。将管材放下，根据记号用锤头敲击弯曲部位进行校直，直至校直为止。
• 毛坯材料：管材毛坯材料应选择高质量的钢材，如45号钢、40Cr钢等。材料的化学成分和机械性能应符合国家标准，硬度应均匀，一般为HRC20~30。

• 转速：管材的转速应根据材料和孔径选择。一般情况下，转速应控制在1500~3000转/分钟。对于硬度较高的材料，转速应适当降低。
• 进给量：进给量应根据孔径和材料硬度选择。一般进给量为0.01~0.03mm/转。对于小孔径和高硬度材料，进给量应更小，以保证孔的光洁度和钻头寿命。
• 切削深度：切削深度应根据孔径和材料硬度选择。一般切削深度为0.1~0.3mm。对于小孔径和高硬度材料，切削深度应更小，以减少切削力和切削热。
• 示例参数：如果管材毛坯材料为50A或50BA，硬度HRC=170~217，钻头材料为高速钢，管材转速为2800~3000转/分，进给量一般选为0.017~0.025毫米/转，切屑为波纹长带，以便于排出。

• 润滑冷却液的作用：润滑冷却是深孔加工的关键问题。润滑冷却液可以减少钻头与孔壁之间的摩擦，降低切削温度，延长钻头寿命，同时将切屑顺利排出孔外。
• 冷却液类型：冷却液应选择高润滑性和高冷却性的液体。常用的冷却液有：
• 植物油：润滑性能好，但冷却性能较差。适用于低速钻削。
• 混合油：菜油70%和柴油30%的混合油，润滑和冷却性能均衡，适用于中等速度钻削。
• 硫化油：含5%~10%植物油的硫化油（植物油9%~10%，锭子油89%~90%和含硫1%的液体；或植物油3%~5%，锭子油94%~95%和含硫1.5%的液体），润滑和冷却性能良好，适用于高速钻削。
• 冷却液压力与流量：冷却油泵的压力一般为35~45公斤/厘米²，流量应根据孔径和切削速度选择，一般为10~20L/min。冷却液应通过空心钻杆和钻头的内孔直接喷射到切削区域，以保证冷却液的有效利用。
• 温度控制：冷却液的温度应保持在30~50℃之间。温度过高会降低冷却液的粘度，影响润滑效果；温度过低会增加冷却液的粘度，影响流量和排屑效果。在冬季或冷却液温度较低时，应先让冷却液空流预热至适宜温度。

在生产过程中，还需注意以下因素对钻头偏离的影响：

• 机床精度
• 主轴跳动：机床主轴的跳动应小于0.01mm。如果主轴跳动过大，会导致钻头偏移，影响孔的直线度。
• 导轨平行性：机床中线床身导轨的不平行性应小于0.02mm/1000mm。导轨不平行会导致钻头在进给过程中产生偏移。
• 中座空心套管轴承松动：中座空心套管轴承应紧固，无松动现象。松动的轴承会导致钻头在钻削过程中产生振动，影响孔的光洁度和直线度。
• 轴线同心度：机床主轴、中座及尾架轴线的同心度应小于0.02mm。同心度误差过大会导致钻头在钻削过程中产生偏移。
• 顶针孔精度：顶针孔的几何形状和尺寸应符合设计要求，表面粗糙度应达到Ra0.8μm以上。顶针孔的同轴度误差应小于0.01mm，否则会影响钻头的寿命和钻削精度。
• 管口端头飞边：管口端头应无飞边和毛刺，表面应光滑平整。飞边和毛刺会影响管材的安装和使用，同时也会增加钻削过程中的阻力。
• 刀具与设备配合
• 刀头与刀杆坡度：刀头与刀杆的坡度应符合设计要求，以保证切削力的合理分布。
• 钻头与空心顶针间隙：钻头与空心顶针的间隙应适当，一般为0.01~0.02mm。间隙过大或过小都会影响钻削效果。
• 材料硬度均匀性：管材材料的硬度应均匀，无硬点和软点。硬度不均匀会导致切削力不均匀，增加钻头的磨损和偏移。
• 操作规范：操作人员应严格按照操作规程进行操作，避免进刀过猛或切削用量选择不当。操作过程中应时刻注意冷却液的流量和温度，及时调整设备参数。

二、管材的铰孔

铰孔是钻深孔后的精加工工序。如果在热处理前管材不进行铰削，淬火后将无法进行校直。若铰削质量不佳，后续的电解液压加工质量也无法保证。因此，铰孔后的表面光洁度必须达到一定要求，不允许存在严重的刀伤、横纹和直线等缺陷。

1. 铰孔的技术要求

• 表面光洁度：铰孔后的内孔表面光洁度应达到Ra0.4μm以上，以确保后续加工的顺利进行。
• 尺寸精度：铰孔后的孔径应符合设计图纸要求，公差一般为H7或H8等级。
• 形状精度：孔的圆柱度误差应小于孔径的0.02mm，直线度误差应控制在孔径的±0.01mm以内。
• 无缺陷：孔表面不允许有刀伤、横纹和直线等缺陷，以保证后续加工的质量。

• 机床转速：铰孔时，机床的转速应选择为230转/分左右。过高的转速可能导致切削力过大，影响孔的光洁度；过低的转速则会影响加工效率。
• 走刀量：走刀量应选择为36毫米/分左右。这一参数能够保证铰刀的切削效率，同时避免因走刀量过大而导致的孔表面缺陷。
• 铰刀选择：铰刀应选用三个齿的铰刀（见图3-1-5）。这种设计既便于排屑，又便于背刀，能够有效减少切削力，提高孔的光洁度。

• 油泵压力：铰孔过程中，油泵的压力应不低于35~45公斤/厘米²。足够的压力可以确保冷却润滑油顺利进入切削区域，防止铁屑堵塞，从而保证内孔的光洁度。
• 冷却润滑油：冷却润滑油可采用植物油（如菜油）。冬季时，由于植物油的粘度较大，可加入20%~30%的煤油，以降低粘度，确保冷却润滑油的流动性，从而更好地发挥润滑和冷却作用。

• 刀具安装：铰刀应安装牢固，刀具的轴线应与管材的轴线同轴，避免因刀具安装不当导致的孔偏移。
• 切削过程：在铰孔过程中，应保持切削速度和进给量的稳定。避免中途变速或停机，以免在孔表面留下刀痕。
• 排屑检查：定期检查排屑情况，确保切屑能够顺利排出。如果发现铁屑堵塞，应及时清理，避免影响孔的光洁度。
• 冷却液循环：确保冷却润滑油的循环系统正常工作，避免冷却液中断。冷却液的温度应保持在30~50℃之间，以保证其润滑和冷却效果。

• 机床精度：铰孔前应检查机床的主轴跳动、导轨平行性和轴线同心度等精度指标。主轴跳动应小于0.01mm，导轨平行性应小于0.02mm/1000mm，轴线同心度应小于0.02mm。
• 管材预处理：在铰孔前，管材应经过校直处理，确保其直线度和同轴度。管材的表面应无飞边、毛刺和划痕等缺陷。
• 刀具磨损检查：定期检查铰刀的磨损情况，及时更换或修磨刀具。磨损的刀具会导致切削力不均匀，影响孔的光洁度和精度。
• 操作规范：操作人员应严格按照操作规程进行操作，避免因操作不当导致的加工质量问题。操作过程中应时刻注意冷却液的流量和温度，及时调整设备参数。

三、管材内螺旋线的加工

1. 挤压螺旋线

挤压螺旋线是通过挤丝冲（见图3-1-6）对管材内壁进行变形加工，从而形成螺旋线的一种工艺。挤丝冲的外表面突出部分用于在管材内壁形成阴线，而凹入部分则形成阳线。

在挤压过程中，管材金属大部分受到局部载荷，内层变形较为强烈。在直径方向的一定深度上会产生永久变形，而在外层仅产生弹性变形，这种弹性变形称为消逝变形。因此，挤丝冲的尺寸应为管材内壁在挤压后要求的尺寸加上消逝变形量。

目前尚无公式可以精确计算管材内壁材料的变形值，但其变形大小与材料的钢号和强度、管材的内外直径以及管材内壁表面的质量有关。在设计挤丝冲和挤压前管材的内外径时，通常根据经验和试验方法来确定。在决定尺寸时，必须确保材料的挤压不超过弹性极限强度，否则会导致螺旋线表面产生裂纹或管材内壁出现破坏现象。

管材的硬度、内外直径和润滑剂等对其变形和冲挤力有显著影响：

（1）管材硬度的影响

• 在挤压螺旋线时，管材的永久变形随着其硬度的增加而减少，但管材的消逝变形和冲挤力则随着硬度的增加而增大。因此，必须根据材料的硬度来选择挤丝冲的尺寸。硬度较大的管材应选用尺寸较大的挤丝冲，硬度较小的管材则应选用尺寸较小的挤丝冲。如果挤丝冲的尺寸固定，必须将管材的硬度严格控制在极小范围内，否则应将管材按硬度分组，分别以适当的挤丝冲尺寸进行挤压。

• 随着管材壁厚的增加，管材的消逝变形和冲挤力增大，但其永久变形则减小。因此，为了减小冲挤力，在挤压螺旋线前对管材外圆进行粗车是合理且必要的。由于外圆直径不同，其变形也会不同。管材壁较薄的部分，螺旋线各尺寸会较大；而壁较厚的部分，螺旋线各尺寸则会较小。因此，挤压后接近弹膛部分的螺旋线尺寸一般较小。
• 挤压后管材处于应力状态，在进行外圆加工时，由于切除金属而破坏管材各断面上的平衡状态，消除管材内层的应力，从而导致螺旋线尺寸增大，同时使管材发生弯曲。因此，管材应当进行适当的回火处理。但如果螺旋线的精加工在外圆精加工后进行，且变化不大，则可以不进行回火工序。
• 随着管材内径的减小，材料的变形和冲击力都增大。因此，挤压前管材内壁的加工应有足够的精度和光洁度，以保证挤压后的螺旋线具有所要求的公差。

• 在挤压螺旋线时，如果管材表面没有润滑剂，可能会导致挤丝冲卡死。冲挤力的大小与所使用的润滑剂种类有关。液体润滑时的冲挤力较大，而使用金属润滑剂时冲挤力最小。一般采用在管材内壁表面镀铜作为挤压螺旋线的润滑剂，其成分如下：
• 硫酸铜（CuSO₄·5H₂O）：12%
• 盐酸（HCl，比重1.19，化学纯）：7%
• 氯化锡（SnCl₂·2H₂O）：1%
• 蒸馏水：80%
• 实践表明，如果仅使用此镀铜溶液，挤压后的螺旋线表面光洁度较差。因此，在镀铜后可加涂一层肥皂液。在天气炎热时，肥皂溶液中还可加入植物油，以获得更高的表面光洁度。

• 当室温在39℃以上时，挤压出的螺旋线光洁度较差。这是因为气温对镀铜质量有影响，且在挤压时摩擦生热会使温度升高，从而降低钢层的润滑作用。

挤压螺旋线的质量与挤压前的准备工作密切相关，以下是具体的准备工作：

（1）去油处理

• 挤压螺旋线前，管材内壁须镀上一层均匀的铜层作为润滑剂。为使镀层均匀稳固，须先将管材放在NaOH 200~250克/升和Na₃PO₄ 20~30克/升配制的溶液中煮洗，以去除油污和杂质，然后再用冷水冲洗，直至完全冷却为止，并立即用棉纱擦拭干净。煮洗与镀铜的时间间隔不能过长（一般不超过2~3小时），这道工序必须特别注意。如果去油不彻底，将影响镀铜的质量，同时管材内壁还可能产生锈蚀现象。

• 镀铜前须将管材内壁擦拭干净。镀铜时，用包有浸过铜液的绒布或纱布迅速通过管材内壁表面，然后将绒布或纱布转动往复拉擦一、二次，使镀铜层均匀一致，再涂上肥皂液和植物油的混合溶液，以备挤压螺旋线（但要根据气候冷热的变化确定加植物油的分量和是否添加植物油）。镀铜层必须均匀。如果局部过厚，挤压时会产生凹陷；如果过薄，则会增大冲挤力，可能导致挤丝冲卡住或擦伤螺旋线，影响表面光洁度。镀铜至挤压的时间一般不能超过2分钟，挤压时挤丝冲须擦拭干净后镀铜并涂上凡士林。挤压后挤丝冲须在空气中冷却，因此需要准备多个挤丝冲循环使用。
• 铜溶液不能存放过久，并须保持清洁明亮，否则由于变质，镀层呈暗红色，影响螺旋线光洁度。此外，也可以采用青注镀铜的方法，其成分为：
• 硫酸铜（CuSO₄·5H₂O）：10克
• 二氯化锡（SnCl₂·2H₂O）：15克
• 硫酸（比重1.84，化学纯）：6毫升
• 蒸馏水：100毫升
• 每根管材的灌入量一般为400~450克。此法操作简单，挤压后的内壁光洁度较高。

• 在挤压螺旋线前，要仔细检查管材内壁表面有无深的刀痕或显著的螺旋线纹，因为这些缺陷在挤压后会产生显著的波纹和斑点。
• 用量具检查阴线直径时，须注意由于管材口部顶针斜面加工硬化，挤压后的尺寸小于螺旋线中部尺寸。因此，在管材口部尺寸测量时，有时不能正确反映螺旋线的真实情况。最好在挤压螺旋线后切去管材口部顶针锥度那一段。管材尾端（弹膛端）壁较厚，在这一段挤压出的螺旋线会有所收缩，这是正常的，允许螺旋线通过的量具可以不过。对于缩小了的一段螺旋线，可用卧式短程擦线机修正，使其符合量具通过。

挤压螺旋线是一种无屑加工，其质量与挤压前的各项准备工作和挤压操作的正确性密切相关。以下是常见缺陷的分析：

（1）螺旋线表面斑点

• 通常是由于镀铜层厚度不均匀产生的。铜层过厚或过薄一方面会降低润滑性能，另一方面会使内壁表面和挤丝冲表面间的摩擦阻力增大，在高温状态下产生胶合作用。内壁表面锈蚀也是产生斑点的原因之一，应注意清除管材内壁的锈蚀。

• 主要是由于挤压前内壁去油不良或有微量锈蚀产生的。因此，各槽的溶液成分要定期分析并调整至工艺要求范围内。挤丝冲光洁度不高和硬度低也是造成擦伤的原因之一。

• 通常是由于机床夹具的运动部分因磨损间隙增大而产生振动引起的。管材热处理时产生软点，硬度低的地方也会产生波浪纹。

擦光管材螺旋线主要是为了修饰螺旋线的光洁度，并修正由于制造公差不一致等缺陷。因此，应对螺旋线的阳线和阴线分别进行擦拭，以免在修饰阳线时使阴线超过公差而报废。同时，在擦膛过程中容易擦坏螺旋线的几何形状或产生其他缺陷而导致报废。

擦膛必须在精车管材外圆后进行，因为在挤压螺旋线时，管材外圆层金属受到张力，孔壁内层金属受到压力，从而导致螺旋线胀大。如果车去外圆一层金属后，外层张力减小，螺旋线仍会具有微量胀大。因此，只能在螺旋线内壁胀大后进行擦膛，以免螺旋线尺寸超差而报废。

由于弹膛端的外圆壁较厚，挤压螺旋线后管材接近弹膛部位的断面螺旋线尺寸小于其余部分，擦拭时须先从这部分开始。

擦膛时，铅条在管材内的位置要正确，否则会产生塌角，导致管材报废。产生螺旋线塌角与挤丝冲的精度和机床的精度有关，必须充分注意。

擦膛光洁度差的原因有两个方面：

• 一方面是由于刀痕、线纹或腐蚀导致挤压后光洁度差；
• 另一方面是由于抛光砂粒质量不好、抛光操作不良以及加钢砂每次分量不均匀等原因产生的（抛光使用的钢砂为180~200号）。

为了使阳线获得更高的表面光洁度，以增加其耐磨性并提高管材的使用寿命，擦膛之后阳线应单独再用氢滑的挤丝冲挤压，其大批量挤压螺旋线是一致的。如果传动部分轴承部位的齿轮啮合因磨损间隙增大，工作中产生震动，会使阳线产生波浪纹

四、弹膛加工

1. 弹膛加工的要求和安排

弹膛是管材尾端与螺旋线在一根轴线上的四个锥体，是容纳弹壳、弹丸、承受高压、高温及耐腐蚀、耐磨的重要工作部分。其质量的好坏直接影响射击精度和使用寿命。因此，对弹膛的几何形状、精度、光洁度等提出了较高的要求。

管材弹膛加工由弹膛的粗加工、精加工和手工光整三个工序（电解抛光可代替手工光整）来完成。

• 同心度要求：弹膛各个锥体必须与螺旋线中心同心。因此，弹膛加工必须以管材内壁表面为基准。基准面越精确，弹膛各锥体对管材内壁的同心偏差就越小。所以，弹膛的精加工必须在螺旋线光加工后进行，弹膛电解加工在镀铬工序前和在机械加工各工序的最后完成。
• 加工顺序
• 弹膛粗加工：以管材内壁表面作为基准，粗铰弹膛的工序通常排在粗铰管材内壁后和热处理前进行加工，以除去弹膛过多的余量，获得管材弹膛必要的硬度。
• 弹膛精加工：在线膛尾端加工并以此端面为基准进行，以获得弹膛各锥体准确的深度尺寸精度。弹膛加工以准确的螺旋线表面作基准，使各锥体对螺旋线同心度偏差小。管材外表面的加工以弹膛表面定位，以保证外圆对弹膛的同心度。
• 加工条件
• 必须使管材或刀具非刚性固定，并且在刀具上装有定位器。一方面，使管材和刀具在它们轴心不重合时，可以稍微移动一下，以保证刀具的定位杆进入管材内壁，避免铰刀弯曲或擦伤管材内壁。
• 为了获得弹膛各表面良好的光洁度，加工时的润滑冷却剂很重要。可采用亚麻油（75%）和锭子油（25%）的混合剂，或机油—肥皂—石蜡乳剂，纯亚麻子油为佳，亦可采用植物油。
• 最后用木质心轴上卷砂布及研磨粉抛光弹膛，使其达到工艺要求的光洁度。

弹膛表面经常有多角形、环形刀痕、砂布纹、斑点以及弹膛形状变形等缺陷，严重影响了电解抛光和最后砂光及研磨抛光的质量。其产生原因主要是在铰削时不平稳，产生振动。振动影响弹膛表面质量、膛形误差和铰刀的寿命。振动一般分为两种：

• 一种是由研磨弹膛铰刀的刃磨不均匀和铰削不均匀等原因引起的振动；
• 另一种是由于铰刀太锋利，后角过大，切削力不均匀而引起的振动。

因此，要求在铰削弹膛时，必须提高铰刀的刃磨质量，注意操作方法。

弹膛表面的环形刀纹，主要是由于弹膛铰刀不锋利所引起。铰刀不锋利一般分为以下几种情况：

• A. 碳化物偏析过高：在铰削时掉刃（通常称为缺口），产生刀瘤。在铰削过程中，刀瘤时生时无，这种矛盾运动贯穿整个铰削过程。
• B. 热处理不当或刃磨操作不当：硬度偏低或刃口回火硬度降低。加之进刀量过大，产生刀瘤，与弹膛表面强烈摩擦，造成环形刀纹。
• C. 管材材料组织不均或杂质影响：形成环形刀纹。
• D. 操作不当：引起环形刀纹。

一般要求制造弹膛铰刀的材料碳化物偏析在三级以内。如果过高，可用铸造的方法降低碳化物偏析。应提高热处理质量，严格控制淬火温度与时间，使淬火组织与硬度达到要求。

弹膛形状发生变形会影响弹膛的几何精度，其产生原因有以下三种：

• 一是表面光洁度差：精铰弹膛时，表面光洁度差，以致电解抛光不能消除，或者电解时产生的点子、烧伤、黑疤等缺陷在砂光和研磨抛光时不易消除。为了消除这些缺陷而过分地进行砂光和研磨抛光，会引起弹膛变形或超出公差。
• 二是砂光、抛光时采用的砂布较粗：抛光剂细微性不纯或有机械杂质等影响。
• 三是抛光弹膛时操作不良：要求在精铰弹膛和电解抛光时应保证弹膛表面光洁度和几何形状，避免过分抛光修饰弹膛，引起超差变形。

五、管材内壁校直

管材内壁的校直与管材毛坯校直一样，对于管材的机械加工具有重大的意义。在热处理之后、电解抛光内壁之前，或在挤压螺旋线之后精加工螺旋线之前等，都需要分别对管材进行校直。校直质量的好坏直接影响到成品管材的使用性能。

校直工序贯穿整个加工过程，直至成品管材验收为止。校直的方法是通过目测管材内壁的弯曲度，在管材外圆的弯曲处施加压力，使金属产生弹性变形和永久变形，从而达到校直的目的。

校直的具体方法是采用阴影三角形法。所谓阴影三角形法，是指当管材内壁对着有掩板的光源时，如果管材内壁是直的，其阴影会呈现为一个等腰三角形；反之，如果管材内壁存在弯曲，则阴影不会是等腰三角形，而是根据不同的弯曲情况呈现出各种相应的阴影形状（参阅管材质量检验一节）。

六、管材口部加工

对于成品管材而言，影响其性能的因素众多，但管材口部的60°锥面与螺旋线不同心是影响其性能的主要因素之一。因此，必须注意管材口部形状端面对管材内壁中心线的垂直度，并正确加工管材口部的形状和斜面。如果管材口部形状不正确或单面切削金属，会影响弹丸从口部飞出时的方向正确性。

为了达到这一要求，应确保管材和刀具的轴线严格重合。具体方法是根据螺旋线的实际尺寸选择定位杆，从而达到加工管材口部斜面的精度要求。但需要注意的是，在将定位杆插入螺旋线时，要避免擦伤螺旋线表面。

六、管材内壁及弹膛电解抛光

目前，电解加工已广泛应用于管材内壁和弹膛加工，以代替机械加工。它不仅降低了劳动强度，提高了工效，而且保证了质量，节省了生产消耗。电解加工螺旋线和弹膛是利用电化学的方法，以工件为阳极，黄铜杆为阴极（阴极杆光洁度要求▽▽▽9以上，阳极和阴极之间的间隙通常为0.2~1.0毫米），通过电解作用在工件表面上析出一定量的金属层以代替金属切削加工（见图3-1-7）。

在电解加工内壁时，应注意工艺参数，对工序之间的相互关系、相互影响以及工艺路线的合理性等，都要做到心中有数。

管材内壁在挤压前，应具有符合尺寸精度和光洁度要求的内壁。电解加工内壁就是用以代替挤压螺旋线前的金属切削加工内壁（热处理后两次精铰）工序。

1. 电解加工内壁工艺路线

电解加工内壁的工艺路线如下：

• 钻深孔
• 铰深孔
• 粗车外圆
• 粗扩弹膛
• 热处理
• 化学去铅校直
• 去油
• 内壁分组
• 电解加工内壁
• 清洗
• 烘干
• 防锈

从生产实践可知，电解加工内壁的工艺参数通常采用：

• 电流：1600~1800安
• 电流密度：15安/毫米²
• 电压：10~12伏
• 电解液压力：10~15公斤/厘米²
• 电解液浓度：10%~12%盐水溶液（以重量百分比计）
• 电解温度：25~30℃

加工零件需要时间约为32秒，阴极的结构如图3-1-8所示。

3. 电解加工内壁中易产生的问题及原因分析（1）内壁呈锥度状

• 影响：这对挤压螺旋线的光洁度是很不利的。因此，在电解内壁中应尽量将内壁锥度缩小到最低限度。若误差在0.05毫米范围内，对内壁质量影响不大。
• 原因：出液口堵塞或出液口总面积不够，导致出液端电解液温度比进液端高，因而导电率强，加工内壁的进液端孔小于出液端。流速过低，导致出液端流速大于进液端，造成出液端孔径小于进液端。
• 解决方法：生产中可增大电解液的流速，清除出液口的堵塞，或适当调整出液口的总面积来改变锥度的大小，或者在加工一半时间以后采用换向通液的加工方法来解决。

• 影响：内壁呈椭圆形时会产生阴线挤不完整等缺陷。
• 原因：阴极与内壁不同心，内壁弯曲或阴极不直所致。
• 解决方法：在电解加工中应注意操作，以及阴极和内壁应及时校直。

• 影响：这是由于阴极与阳极碰合而产生断路所致。
• 原因：一般是电解液中有金属杂质，或阴极弯曲，内壁弯曲，或者上罩没有装到位以及阴极没有拉直等。
• 解决方法：应加强电解液的过滤，保持阴极和内壁的直度。

• 影响：一般情况是由于电解液流速过低，压力过小，阴极上电解物堆积过多而产生的。
• 解决方法：在电解时，应提高电解液的流速，并经常用稀盐酸清洗阴极，以预防或消除内壁黑疤产生。

• 影响：这是由于内壁表面去铅不良，有锈迹，或者电解液中有铁锈等杂质所引起的。
• 解决方法：应加强去铅和去锈工作，并保持电解液的清洁和经常进行过滤工作。

• 影响：通常是由于电解液中Fe（OH）沉淀物含量过多，电解液流速过低，或者是管材材料中有非金属夹杂物所造成的。
• 解决方法：在电解加工中，可采用提高电解液的流速，或更换新的电解液，降低电解液浓度来防止和消除纵向条纹。管材材料的非金属夹杂物所产生的纵向条纹，只能采用铅条擦拭或切削拉光等加工方法修复。

在电解加工内壁时，应特别注意加工前的去油、除锈，应在10%~15%稀盐酸溶液中浸泡一段时间。加工后的清洗防锈等工作，对内壁表面质量也有很大影响。

4. 电解加工弹膛

管材弹膛的电解加工应用于精加工弹膛工序，用以代替手工精铰弹膛工序，不但减轻了笨重的体力劳动，而且大大提高了劳动生产率，降低了成本。

（1）弹膛电解加工的阴极结构

如图3-1-9所示。

（2）电解弹膛的工艺参数

• 电流：150~200安
• 电解液浓度：6%~7%食盐水（以重量百分比计）
• 电压：10伏
• 电解液温度：40℃以下
• 电解液压力：10~15公斤/厘米²
• 电解时间：20秒左右

• 常见缺陷：纵向条纹、椭圆、局部烧伤或点子。
• 产生原因：与电解内壁的情况大致相同，其不同点如下：
• 局部烧伤：由于电解液不清洁或短路所造成。
• 椭圆：因内壁尺寸制成大，公差螺纹外径变小，阳极定位不同心而产生。
• 点子：由于抛光前去油不良，抛光后清洗不彻底而腐蚀产生。另外，在电解弹膛中应经常检查阴极上的绝缘定位杆，如有破裂将会烧坏螺旋线，造成成批废品。
• 黑疤：因锈蚀，加工光洁度低，电解液压力小所造成。将电解液压力提高至15公斤/厘米²以上可大大提高弹膛质量，有效解决黑疤问题。

管材铅炉火后，经硝炉全身回火，残铅或氧化铅去不净对机械拉光内壁影响不大，但液压抛光后，内壁产生突班，甚至短路烧伤，造成工具及产品报废。经生产实践可知，在淬火后液压抛光前增加化学去铅工序，上述问题即可得到解决。

化学去铅工艺

表3-1-1化学去铅工艺

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序号

工步名称

设备

溶液成分

浓度（克/升）

温度（℃）

时间（分钟）

分析及更换周期

1

装架

2

去铅

衬铅槽

450~550

80~130

60~80

30~40

2~3天分析一次

3

清洗

铁槽

流动水

室温

洗净

4

酸洗

衬铅槽

盐酸

室温

3~5

根据内壁脏污程度时间可适当增减

5

冲洗

铁槽

压力水

室温

冲净

6

中和

铁槽

Na₂CO₃

30~50

60~80

1~3

7

检验

抽20%用板纱拉净内壁检验是否铅及锈蚀杂质等

8

铁槽

2~3#锭子油

105~110

1~3

八、其他方面

实践证明，挤丝机顶杆和挤丝冲子是管材制造中的两项关键工具，其质量的好坏对生产的影响很大。

1. 挤丝机顶杆

• 材料选择：挤丝机顶杆的材料一般采用铬锰合金工具钢。
• 热处理工艺：若淬火回火的硬度由HRC=48~53提高至HRC=52~57，顶杆将更加耐磨且使用寿命更长。

• 镀铬工艺：采用镀铬的方法可以显著提高挤丝冲子的使用寿命。
• 镀铬前后的寿命对比
• 镀铬前，每只冲子的寿命约为10件左右。
• 镀铬后，平均寿命每只可达50多件，其中好的冲子可达到150至200件。
• 镀铬工艺参数
• 镀铬溶液成分
• • 三氧化铬（CrO₃）：150~200克/升
  • 硫酸：1.5~2.3克/升
  • 三价铬：8~12克/升
• 温度：63~66℃
• 电流密度：50安/平方厘米
• 被镀面积：0.1平方厘米
• 实际使用电流：5安/每件
• 镀铬时间：15分钟
• 铬层厚度要求：铬层厚度应控制在0.015~0.02毫米。如果太薄，则不耐磨；如果太厚，附着力不良，容易崩落起皮。90度端面不允许有铬，否则会影响缠度。
• 使用过程中的变化：根据实践经验，在挤压第一件时，缠度可能较大；继续挤压2~3件后，缠度会有较小的变化；在后续使用中，缠度将保持稳定，不再变化。
• 重镀次数：铬层开裂或磨损的冲子可以退铬重镀1~2次，但重镀次数越多，品质越差。

八、管材的保管及维护

管材是整个产品中的重要零件，它决定了产品的性能和使用寿命。因此，在加工过程中必须特别注意保管及维护。由于管材细长且加工均以管材内壁为主要基准，因此应经常保持其直度，外表面不应被破坏或擦伤。在运输和加工过程中，要防止其产生弯曲等现象。在使用定位的刀杆、定位塞子和通条清理内表面时，要特别细心，不要划伤或擦伤管材内壁表面。在加工过程中，应注意内壁的防锈处理，杜绝锈蚀；润滑冷却剂中不应含有水分，酸值应小于0.35。去油清洗后，若存放时间不超过一周，应浸入亚硝酸钠水溶液（亚硝酸钠50~70克/升，碳酸钠20~25克/升）进行防锈处理；若存放时间超过一周，则应清理内壁并涂油保管。内壁电解液压加工后，应彻底清除残酸、残渣及电解产物。挤压螺旋线前，煮洗擦拭干净的管材应在2~4小时内加工完毕；挤压后应及时去除表面处理层，时间不得超过2~3小时。管材在转手过多时要经常检查并涂油，管材在节、假期存放时要进行防锈处理，管材零件应存放在专门制作的木架上。

九、管材的质量检验

管材是产品中的重要零件，虽然我们在机械加工时很谨慎、小心，但由于加工工序较长，影响质量的因素比较复杂，因此对重点工序的质量检验不能忽略，应当重视。以下是检验方法介绍：

1. 螺旋线表面质量

螺旋线表面质量的检验主要是检查光洁度和表面缺陷。具体方法是手持管材对正装有专门灯罩的乳白灯光（200W）旋转一周，并分两端用肉眼观察螺旋线表面是否有缺陷存在。常见的缺陷包括：粗刀纹、螺旋纹、横纹、细纹、斑点、双线、圆角、塌角、波浪纹、毛丝等。根据实践证明，某种缺陷在不影响管材主要性能的情况下，可以选定各种类型的缺陷样品进行验收，但一般不允许阳线表面和近管材口部有表面缺陷，必要时可进行解剖分析以便采取措施。

2. 弹膛表面质量

弹膛表面质量的检验一般是将反光样板放入弹膛内，一手捏住管材并绕轴线旋转，让灯光照在反光样板上，视力集中在反光样板的反射面上，用肉眼观察弹膛内部有无缺陷。常见的缺陷包括：工具纹、斑点、凹痕、粗刀纹、直条纹等。应根据线性方法选定缺陷样品进行验收。

3. 管材直线度品质

管材直线度的质量检验方法有两种：

（1）阴影三角法

借助明暗面光线反射，确定管材的直线度。具体操作是将管材一端对着被挡板遮住的荧光灯的照射面上，调整到目视所需距离，并将视力集中在线膛内，再慢慢将管材对向白色光源，直到管材内看见阴影为止，然后使管材绕轴线转动360度，观察阴影轮廓在线膛内的形状。若阴影形状为一等腰三角形，则直线度合格（见图3-1-10）。

如果线膛内阴影三角形中间有灯光出现，则表明管材向下弯曲（见图3-1-11）。

如果线膛内阴影三角形中间部分增大，则表明管材向上弯曲（见图3-1-12）。

如果线膛内的阴影三角形向左弯，则表明管材向右弯曲（见图3-1-13），反之管材向左弯曲（见图3-1-14）。

（2）量柱分组检验法

量柱按照阳线直径尺寸公差由小到大分为一至五组，每组各有长短两支量柱。检验前首先按尺寸分组，可先用一组短量柱检验，如不通过则为一组；通过而二组短量柱不通过为二组，依次类推。然后用各组相应的长量柱检验线膛直线度，如长量柱以本身重量自由通过线膛时，则认为直线度合格。

4. 尺寸精度质量

对于管材的阴线、阳线、弹膛螺纹尺寸、管材口锥面、弧面、缠度、弹膛与线膛同心度等，在质量检验时应予以重视，因为这些尺寸精度都直接影响管材的性能和使用寿命。一般检验方法是采用专用量具进行测定。