錐形模短芯棒冷拔鋼管和許多其它壓力加工方式一樣。由于缺乏矯直機理論基礎及有效的研究手段，使得工藝上不盡合理，普遍存在一些質(zhì)量問(wèn)題。如芯棒的振動(dòng)導致鋼管表面產(chǎn)生抖紋。對錐形模短芯棒冷拔鋼管過(guò)程中產(chǎn)生抖紋的機理及條件進(jìn)行了深入的理論分析，發(fā)現抖紋產(chǎn)生的主要原因是芯棒與鋼管之間的非線(xiàn)性干摩擦力導致芯棒產(chǎn)生自激振動(dòng)：鋼管的拉拔速度及鋼管表面的潤滑狀態(tài)是決定芯棒的靜平衡位置是否穩定的關(guān)鍵因素，求出了芯棒靜平衡位置由穩定向不穩定(周期振動(dòng))轉化的拉拔速度的臨界值。提高拉拔速度可將干摩擦阻尼力轉化為粘性阻尼力，同時(shí)也使拉拔速度遠離臨界點(diǎn)，從根本上消除芯棒的振動(dòng)即鋼管的抖紋。
芯棒靜平衡位置為不穩定的焦點(diǎn)，即若芯棒由于擾動(dòng)偏離靜平衡位置，芯棒振動(dòng)的幅值和速度會(huì )不斷加大。在原點(diǎn)附近，零等傾線(xiàn)位于一三象限，表明芯棒與鋼管之間的阻尼為負阻尼。若芯棒因擾動(dòng)偏離靜平衡位置，相點(diǎn)(x，y)為平面上的點(diǎn)。x為芯棒相對平衡位置的位移，y為芯棒振動(dòng)的速度沿螺線(xiàn)向外運動(dòng)。振幅不斷增大。當相點(diǎn)到達輔助曲線(xiàn)的水平段。即芯棒與鋼管的相對速度為零。這時(shí)芯棒與鋼管一起做勻速運動(dòng)，待芯棒的彈性恢復力隨芯棒的變形加大足以克服靜摩擦力時(shí)。芯棒開(kāi)始相對鋼管向后滑動(dòng)，并在摩擦力的作用下不斷減速，直至相對速度為零。鋼管再次咬住芯棒一起運動(dòng)，如此形成了相跡為相平面的極限環(huán)，此極限環(huán)表明芯棒產(chǎn)生了自激振動(dòng)即穩定的周期振動(dòng)。
鋼管與芯棒之間的阻尼為正阻尼，芯棒靜平衡位置為穩定的焦點(diǎn)。冷拔過(guò)程中若芯棒由于擾動(dòng)偏離靜平衡位置，其振動(dòng)會(huì )很快衰減掉，仍回到其原有的靜平衡位置。
實(shí)際生產(chǎn)中出現抖紋的條件分析
(1)鋼管拉拔過(guò)程中，若外界電壓或電流波動(dòng)(下降)較大時(shí)。導致拉拔力及拉拔速度的降低，當降到一定程度時(shí)，芯棒即出現振動(dòng)，顯然拉拔速度存在臨界值，與理論分析結果相一致。
(2)生產(chǎn)中，看鋼管酸洗去銹過(guò)程進(jìn)行得徹底。涂層處理后在鋼管表面形成一層完好的濕潤狀態(tài)的潤滑膜，則不會(huì )出現抖紋。若潤滑層風(fēng)干或脫落，涂層工序導致潤滑層不均或酸洗不徹底。拉拔過(guò)程中由于芯膜位置變化或鋼管變形不均會(huì )導致潤滑膜被擠落。只要出現上述情形之一，在實(shí)際的拉拔中芯棒就會(huì )產(chǎn)生振動(dòng)。上述情況均屬于在鋼管的表面出現了干摩擦力，理想的摩擦狀態(tài)(粘性阻尼)遭到破壞。
消除芯棒振動(dòng)的方法
芯棒的振動(dòng)屬于系統的自激振動(dòng)，其產(chǎn)生的根本原因是芯棒與鋼管的接觸面上存在有非線(xiàn)性干摩擦力。因此采用優(yōu)質(zhì)的潤滑劑，將干摩擦轉化為粘性摩擦，芯棒的振動(dòng)自然消失。
鋼管拉拔速度的提高可使芯棒與鋼管之間的干摩擦阻尼力轉化為粘性阻尼。鋼管的拉拔過(guò)程是金屬的塑性變形過(guò)程。鋼管在拉拔力、模具工作錐的壓力和模具間的摩擦力作用下，產(chǎn)生連續的塑性變形。同時(shí)產(chǎn)生大量的變形熱和摩擦熱，拉拔速度越高。單位時(shí)間內所產(chǎn)生的熱量高。當模具中的熱量達到潤滑劑的軟化溫度時(shí)，潤滑劑受熱軟化，變成一種粘稠的流體。這種流體附著(zhù)在鋼管表面，可起到良好的潤滑作用，從而將鋼管與芯棒之間的干摩擦阻尼力轉化為粘性阻尼。較高的拉拔速度在一定程度上可彌補涂層工序及酸洗去銹工序的不足，避免芯棒產(chǎn)生振動(dòng)及鋼管的抖紋。
通過(guò)理論分析及實(shí)驗研究證明了拉拔力不是一個(gè)固定的值，而是隨著(zhù)拉拔速度的提高而下降。當模具的結構、表面狀態(tài)、鋼絲表面狀態(tài)和潤滑
劑的性能不變時(shí)，由于拉拔速度提高可增加鋼絲對潤滑劑的機械黏著(zhù)力和物理化學(xué)吸附作用，從而減小了鋼絲與模具之間的摩擦阻力，使得拉拔力隨著(zhù)拉拔速度的提高而下降。(圖/文www.fmrose.com)