冷拔管因其良好的综合性能,在国民经济的各个行业中应用广泛。高速发展的行业需求对冷拔管的服役性能提出了更高的要求,尤其是精度方面,因此分析优化现有的冷拔工艺,提高管材质量和生产效率是亟需解决的问题。本课题结合实验分析和数值分析,对现有酸洗工艺的合理性进行了验证,通过正交实验优化了常温磷化工艺的关键参数实验,数值分析了冷拔过程中不同区域的应力分布规律,探究了钢管在冷拔过程中的成形机理和不同工艺参数对拔制力的影响,并对现有的锥形模进行了优化。本文的主要研究内容如下:(1)分析验证现有酸洗工艺的合理性,通过对一个酸洗周期内不同时间段酸洗后的试样进行拉伸实验测试,结果显示试样抗拉强度、屈服强度、截面收缩率和断后伸长率等塑性指标稳定,所有试样的断后伸长率的减小幅度均在2%以内,说明没有出现氢脆等缺陷;测试结果也发现酸洗后试样的塑性形变指标会变小。(2)通过正交实验法得到了20钢常温磷化工艺参数的最佳条件:总酸度为120,磷化时间为30min,促进剂点数为6时磷化效果最佳。SEM分析发现优化参数下的锌系磷化膜表面形貌致密度较好,膜层以条状形态为主且较为粗大;使用表调剂进行表面活性处理后得到的磷化膜耐腐蚀性提高、磷化膜层次感分明,整体厚度均匀且表面覆盖完全,膜层颗粒精细,呈松针状排列且较为致密。(3)对锥形模的冷拔过程进行了数值分析,得到了钢管在入模、稳定拔制和脱模三个阶段的径向、轴向的应力分布情况,根据塑性变形原理获得了钢管不同变形区域的应力状态,分析了成品管壁厚和管径精度存在误差的机理,并把钢管的拔制力变化规律分成了划为起始、入模、流动、稳定及脱模这五个阶段。(4)探讨了摩擦系数、模锥角、壁厚和冷拔速度等不同工艺参数对拉拔力的影响,根据钢管在减壁扩径过程中的应力特点以及拔制力与不同工艺参数之间的关系,对现有的冷拔模具进行了优化,提高了成品管直径和壁厚的精度。