张力减径技术的早期和近期发展(A1)——《无缝钢管百年史话》(续释8-2)

自1932年张力减径技术专利诞生以来,张力减径工艺已有长足的进步,张力减径机已从二辊式发展到三辊式,已从集体差动传动发展到分组差动传动,其应用范围不断扩大。介绍了张力减径工艺的理论基础及其发展;研究了张力减径机稳态和非稳态轧制阶段的应力、应变条件的影响因素;讨论了管端增厚和管子纵向壁厚差异的问题。随着管端增厚控制技术和壁厚控制系统的应用,已可消除或减轻管子的壁厚差异,且管头的切损率也有大幅降低。     

采用工艺自动控制提高无缝钢管壁厚精度

介绍了国外对无缝钢管纵向壁厚精度和横向壁厚精度的试验研究情况,以及壁厚控制系统（ECS）在轧管厂的应用。针对由斜轧穿孔机、全浮动芯棒连轧管机、张力减径机组成的轧管工艺,指出应将张力减径切头控制技术（CEC）与管端轧薄工艺（FTS）结合。并指明当今对轧管工艺的研发应从工艺技术本身和自动控制软件包两个方面着手。     

连轧管机液压压下控制系统

介绍了在连轧管机中将管端轧成锥形,用以消除张减时的管端增厚及管端减薄的液压压下控制系统的工作原理。     

MINI-MPM连轧管机组的二级自动控制功能

在介绍包钢MINI-MPM连轧管机组的二级自动控制系统的基础上,重点对连轧管机的前馈、反馈,张力减径机的前馈、反馈自适应控制功能和连轧管机的头尾削尖控制、管长控制、自动辊缝控制及张力减径机的管端增厚控制等实时控制功能的原理及其计算方法进行了分析,并给出了轧制的实际验证效果。     

CARTA~系统在Φ89mm连轧管机组上的应用

CARTA系统主要由工艺控制系统、检测系统和操作控制系统组成;主要功能有管端控制功能(CEC)、壁厚控制功能(WTCLL)、工艺设计功能和系统诊断功能。介绍了CEC系统和WTCLL系统的工作原理及使用效果。简述了CARTA系统在Φ89 mm连轧管机组张力减径机上的使用情况。实践证明,CARTA系统运行稳定,安全可靠,使用后可减少管端增厚和钢管壁厚不均。     

CARTA(R)系统在Φ89 mm连轧管机组上的应用

CARTA(R)系统主要由工艺控制系统、检测系统和操作控制系统组成;主要功能有管端控制功能(CEC)、壁厚控制功能(WTCLL)、工艺设计功能和系统诊断功能.介绍了CEC系统和WTCLL系统的工作原理及使用效果.简述了CARTA(R)系统在φ89 mm连轧管机组张力减径机上的使用情况.实践证明,CARTA(R)系统运行稳定,安全可靠,使用后可减少管端增厚和钢管壁厚不均.     

CARTA系统在Φ89mm连轧管机组上的应用

CARTA系统主要由工艺控制系统、检测系统和操作控制系统组成；主要功能有管端控制功能（CEC）、壁厚控制功能（WTCLL）、工艺设计功能和系统诊断功能。介绍了CEC系统和WTCLL系统的工作原理及使用效果。简述了CARTA系统在Φ89mm连轧管机组张力减径机上的使用情况。实践证明，CARTA系统运行稳定，安全可靠，使用后可减少管端增厚和钢管壁厚不均。     

张力减径机有限元模拟及成品管质量影响因素分析

根据热轧无缝钢管张力减径过程特点,建立了20机架张力减径机的三维热力耦合有限元模型。将模拟结果与实际产品的平均壁厚对比,偏差仅为2.2%,验证了有限元模拟的可靠性。研究了张力减径过程中荒管壁厚变化曲线以及不均匀壁厚荒管和不同转速差对成品管质量影响。结果表明:荒管壁厚呈现先增加后减小的趋势;荒管形状对成品管的影响很大,且成品管遗传了荒管的特点;转速差越小,钢管的壁厚越厚,越不均匀。     

张力减径对钢管壁厚的影响

通过对不同张力减径阶梯形钢管的试验、测定和分析得出,采用φ100自动轧管机组提供的钢管,经过引进设备SRM270-D-24型张力减径机减径减壁后,其钢管的壁厚偏差明显改善。     

无缝钢管张力减径过程管壁增厚规律研究

根据无缝钢管张力减径过程的变形特点,利用MSC.Marc软件建立了三维热力耦合有限元分析模型,对25机架张力减径机试轧产品进行数值模拟,不同机架间距的模拟结果表明利用软件建立的缩微分析模型建模准确,试验进一步验证了模型的可靠性。通过研究管端张力及轧辊工作直径的变化,了解了管端增厚机理。探讨了多种因素对张力的影响,分析了张力形成规律,研究结果对今后管端壁厚控制技术的开发提供了依据。     

管件端口电磁校形的实验研究

初步分析了管件电磁校形过程,对校形工艺进行了实验研究,以工件端口圆度为评价指标,分析放电电压、工件材料、放电次数对管件端口校形精度的影响。研究表明,虽然材料性能和放电次数对校形精度有一定的影响,但放电电压是校形精度的决定因素。     

一种新型框架式管端加厚液压机

根据生产需要,要求将钻杆管体同公母工具接头采用焊接方法连成一体。为增加焊接处的强度,焊接前钻杆管体两端要进行管端加厚;部分油管及套管因工艺要求需在管端车丝,管端亦需要加厚或定径。框架式管端加厚机组主要适用于油管和钻杆管端加厚(内加厚、外加厚及内外加厚)工艺及套管管端的定径工艺。     

助推作用对大口径铝合金薄壁管数控弯曲壁厚减薄和回弹的影响

以有限元软件Dynaform为平台,建立了大口径薄壁管数控弯曲及回弹的有限元模型,分析了压块助推速度和压块与管子之间的摩擦系数对壁厚减薄和回弹角的影响规律。结果表明,压块与管子之间没有摩擦或者压块的助推速度为0.9、助推速度为1.0且压块和管子间摩擦系数为0.1的条件下,管子壁厚减薄超过航空标准中允许的最大减薄量0.4375mm。在压块的助推速度不变的条件下,压块与管子之间摩擦系数从0.1增加到0.3,能够有效地降低管外侧的壁厚减薄,但是回弹角也会明显增大。当压块与管子之间的摩擦系数为定值时,助推速度从1.0增加到1.2,对管外侧壁厚减薄的改善作用不大,回弹角没有明显变化。     

聚氨酯橡胶硬度对薄壁三通管内高压成形的影响

以外径为Φ24 mm、壁厚为1.5 mm、长度为120 mm的H85黄铜管为例,以壁厚增减量不超过30％为合格品作为前提,以生成最大支管胀形高度的橡胶硬度为最佳参数,结合胀形实验和有限元仿真共同分析了60～90 HA范围内7种不同硬度的聚氨酯橡胶棒对等径三通管成形质量的影响.研究结果表明:随着橡胶硬度的逐渐增大,支管胀...     

工艺参数对高强钢管单道次缩径旋压成形质量的影响

基于ABAQUS/Explicit平台建立了高强钢管形件双旋轮无芯模缩径旋压成形有限元模型,对其单道次缩径旋压成形过程进行了数值模拟,获得了旋压成形的应力、应变分布规律及工艺参数对成形质量的影响规律,并通过试验验证了数值模拟的可靠性。结果表明:最大残余应力出现在直壁段和开口端外表面,最大等效应变出现在锥形缩口与直壁过渡部分、直壁段和开口端外表面,应力、应变集中区在旋压过程中容易产生过度减薄;随着压下量Δ的增加,壁厚最大减薄量增加、圆柱度增大,在Δ=3 mm时圆度最小;随着进给比f的增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但平均外径与理想值偏差较大,f=1.0 mm·r-1时综合成形质量较好;随着旋轮圆角半径rρ增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但在rρ=10 mm时沿轴向截面圆度最小。     

铝合金防碰撞吸能管液压成形加载路径研究

针对防碰撞吸能管成形需要,提出了对铝合金6061圆管液压胀形过程的轴向进给补偿-液压力加载路径控制过程.通过数值模拟方法,采用分析软件ABAQUS 6.10对铝合金6061管材液压胀形的加载路径进行了研究.以成形件不发生起皱、破裂两种失效方式以及最终成形壁厚分布为依据,分析了不同轴向进给和液压力加载路径对成形件质量的影...     

薄壁管数控弯曲截面畸变的实验研究

截面畸变是薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形容易出现的成形缺陷之一。文章采用实验法,研究了芯头个数、芯棒伸出量、弯曲角度、压块润滑状态、相对弯曲半径、材料等因素对截面畸变的影响;并提出了减小截面畸变的有效措施。结果表明,增加芯头个数与芯棒伸长量都能减小弯管的截面畸变,但两者都导致弯管壁厚减薄量增大;随着弯曲角度的增加,截面畸变越严重,相对弯曲半径越小,无芯棒与芯头支撑段弯管的截面畸变愈严重;在压块无润滑情况下,弯管的截面畸变和壁厚减薄量都小,并且在同等弯曲条件下,1Cr18Ni9Ti弯管的截面畸变小于LF2M弯管。     

内压对薄壁管充液压弯时的影响

失稳起皱和截面畸变是薄壁管弯曲成形过程中的主要缺陷,通过数值模拟和实验的方法,研究了液压支承下管材的弯曲变形行为,进行了从无内压到内压为18MPa的管材充液弯曲成形,分析了充液弯曲成形过程中的内压值对成形的影响,给出了成形后的不圆度和典型点壁厚减薄率的变化规律,结果显示,随着充液压力的增加,管材的截面不圆度逐渐减小,管材内侧壁厚增厚趋势减小,外侧壁厚减薄趋势增大。并根据模拟结果给出了成形后的典型点的应力状态。     

PLASTIC DEFORMATION REGULARITY OF TAILOR-WELDED TUBE (TWT) WITH DISSIMILAR THICKNESS DURING HYDRO-BULGING

为揭示差厚拼焊管内高压胀形的变形规律, 采用有限元数值模拟和实验并结合力学分析, 研究了差厚拼焊管胀形时薄壁管、厚壁管的变形差异, 及塑性区的发生、发展过程和促进变形协调的力学和几何因素, 分析了差厚变形条件下薄壁管、厚壁管的应力、应变发展历史. 结果表明: 差厚拼焊管内高压胀形时, 厚壁管的变形始终落后于薄壁管. 薄壁管中部最先屈服, 塑性区自中部向两端逐渐扩展, 厚壁管靠近焊缝端先屈服, 随着内压升高塑性区逐渐扩展到另一端. 变形强化和长度比增大可促进两管协调变形. 无论长度比如何变化, 整个变形过程中薄壁管轴向应变始终为拉应变, 厚壁管轴向始终为压应变.