轧管机组大口径空心芯棒用管的研制

简述了轧管机芯棒的用途、工作环境、制造成本及自制大口径空心芯棒的必要性,介绍了开发大直径空心芯棒用管的设计思路和开发过程,从坯料成分、尺寸精度、热处理工艺以及市场分析等方面分析了空心芯棒的研发现状。     

浅谈连轧管机生产技术的发展

简要介绍了连轧管机生产技术的发展史,重点介绍了近代限动芯棒连轧管机的产生及轧制范围.通过对现代化机组技术特点的分析,得出先进的自动化控制软件是提高连轧管机生产水平及产品性能的关键,而大口径的限动芯棒连轧管机的生产技术代表了当今钢管生产的最高水平.     

热轧无缝钢管用芯棒的类别与特点

简述热轧无缝钢管的生产工艺方法及芯棒的形态与种类;分析不同类型轧管机芯棒运行的方式与特点,及其对机组的生产规格范围、轧制节奏和轧件的变形程度、荒管的壁厚精度等的影响;介绍芯棒的材质与成型方法。分析认为:芯棒按长度与直径之比将其分为长、中长及短芯棒3种类型,根据芯棒的运动状况分为固定、浮动、限动、半浮动4种运行方式。大部分中长、长芯棒是实心的,但Assel机组和部分连轧管机组在采用限动芯棒操作时使用空心芯棒;绝大部分中长、长芯棒都是圆柱形的,只有极少数限动芯棒连轧管机组在轧制薄壁荒管时使用锥形芯棒。     

空心芯棒服役过程温度场及热疲劳有限元分析

针对Φ340 mm MPM机组芯棒服役过程建立三维有限元模型,设计空心芯棒内径尺寸,分析空心芯棒服役过程温度场和空心芯棒表面热疲劳。分析认为:对于外径为358.1 mm的空心芯棒来说,内径在200～240mm时能较好地平衡减重和控制变形;内径为214 mm的空心芯棒,在轧制、第1次空冷、第1次水冷3个阶段的温度场与实心芯棒相同区域的温度场基本一致,而在其他各服役阶段时的内表面温度比实心芯棒相同位置处高13～18℃。空心芯棒与实心芯棒的热应力的差别,导致空心芯棒的环向和轴向裂纹比实心芯棒萌生更早、扩展速度更快。     

大直径连轧管机芯棒的研制

分析了大直径连轧管机芯棒的使用条件,提出了连轧管机芯棒用钢的化学成分,芯棒热处理工艺和芯棒表面镀铬层质量控制措施。研制出的芯棒用H13钢的主要理化指标符合北美压铸协会NADCA207-2006《优质和超级H13钢材和热处理验收》标准对优质热作模具钢的质量要求。芯棒的组织、性能、寿命均达到了国际先进水平,其制造成本比进口芯棒降低了28%左右。     

基于薄壁管材冷弯工艺的空心芯棒形状参数研究

针对芯球结构具有成本高且弯曲时易在内壁卡住的缺点,考虑使用空心芯棒代替有球芯棒。针对不同几何尺寸的管材,讨论了空心芯棒形状参数的确定方法。借助数值分析手段,采用Abaqus软件针对不同规格的管材、不同空心芯棒的空心段厚度和长度进行了大量冷弯数值模拟,并对成形结果进行了分析。结果表明,空心段长度对管材冷弯成形的影响相对较小,空心段厚度影响较为显著。采用逐步回归分析法得到了空心段厚度选取的回归方程,并分析了空心段长度对成形结果的影响,得出了薄壁管冷弯的空心芯棒的空心段长度选取宜在80～120 mm,为弯管加工提供了参考。     

浅谈连轧管机技术的发展

本文简略论述了连轧管机技术的发展史，随着长时间的实践与变革，找到了连轧管机技术的发展途径。证明了先进的自动化控制软件是提高连轧管的工艺性能的关键，认为大口径的限动芯棒连轧管机技术是代表当今的成熟技术。     

铝合金大口径薄壁管数控弯曲实验研究

铝合金大口径薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形过程中更容易发生起皱、截面畸变和壁厚减薄等缺陷。文章根据成形缺陷产生的原因对弯管模具结构和设备装置进行了改进,包括模具内锁设计、紧凑型柔性芯棒、模具并紧杆和长内衬顶推。在此基础上,采用实验研究方法,对Φ70mm×1.5mm×105mm(外径×壁厚×弯曲半径)的大口径薄壁铝合金管数控弯曲成形质量及应变规律进行了分析,并研究了顶推装置在大口径薄壁铝合金管数控弯曲成形中的效用。     

空心件带芯棒轧制与空心轧制成形过程的比较分析

对三辊楔横轧空心件带芯棒与空心轧制的复杂变形特性开展了实验研究,通过有限元仿真,比较分析了带芯棒与空心轧制时轧件的内部应力、应变场以及晶粒尺寸,分析表明,带芯棒轧制时不仅可以得到了等内径空心件,而且晶粒细化更能满足轴类零件的力学性能需要。     

连轧管机用芯棒的发展状况

重点介绍了国内外连轧管机用芯棒的基本生产工艺、芯棒制造企业的生产技术装备和芯棒的生产与需求情况,并对国内外芯棒的发展状况进行了对比。分析认为,目前连轧管机芯棒产品尚有一些国际市场发展前景。指出,我国生产连轧管机用芯棒的装备水平基本达到国际先进水平,产品质量也达到了国际水平,但在材料成分和综合性能控制方面尚有差距。建议制定芯棒制造的国家标准或行业标准,生产企业需注意对芯棒的服役条件进行系统研究。     

Effect of mandrel on cross section quality of thin-walled tube numerical controlled bending

The effect of mandrel with the structure of ball and socket on the cross section quality of thin-walled tube numerical controlled （NC） bending was studied by numerical simulation method, combined with theoretical analysis and experiment. Influencing factors of the mandrel include the count of mandrel heads, the diameter of mandrel and its position. According to the principle of NC tube bending, quality defects possibly produced in thinwalled tube NC bending process were analyzed and two parameters were proposed in order to describe the cross section quality of thin-walled tube NC bending. According to the geometrical dimension of tube and dies, the range of mandrel protrusion was derived. The finite element model of thin-walled tube NC bending was established based on the DYNAFORM platform, and key technological problems were solved. The model was verified by experiment. The effect of the number of mandrel heads, the diameter of mandrel and the protrusion length of mandrel on the cross section quality of thin-walled tube NC bending was revealed and how to choose mandrel parameters was presented.     

大型无缝铝管材固定针挤压工艺研究

介绍了几种无缝铝管材挤压工艺,采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方法,对大型无缝铝管材固定针挤压工艺进行了研究。分析了固定针挤压时穿孔针的受力情况,建立了穿孔针受力的力学计算公式,得出了穿孔油缸系统压力变化公式。采用有限元数值模拟的方法,对无缝铝管材固定针挤压工艺进行了数值模拟,揭示了无缝铝管材挤压过程中穿孔针上拉力与行程曲线的变化规律,据此,提出了实现无缝铝管材固定针挤压工艺的技术路线。研究结果在55 MN油压双动短行程铝挤压机上进行了实验验证。     

生物医用镍钛记忆合金管材塑性成形研究进展

镍钛形状记忆合金管材在生物医学领域得到了越来越广泛地应用.塑性成形工艺是制造镍钛形状记忆合金管材的重要手段,镍钛形状记忆合金管材的塑性成形工艺方法包括正挤压、反挤压、可变形芯模挤压、无芯模拉拔、固定芯头拉拔、浮动芯头拉拔、可变形芯模拉拔和不可变形芯模拉拔.拉拔工艺仍是目前生产生物医用级镍钛形状记忆合金管材的主要手段.     

芯棒对楔横轧厚壁空心轴成形质量及轧制力的影响

针对楔横轧厚壁空心轴的变形特点,采用DEFORM-3D建立热力耦合数值模型,实现轧制过程的精确模拟,分析了芯棒直径对轧件不圆度及损伤系数的影响。结果表明,轧件不圆度与芯棒直径的变化成正比,轧件的损伤状况与芯棒直径的变化成反比。带芯棒轧制时,轧件在质量上优于无芯棒轧制。轧制实验测量了带芯棒轧制厚壁空心轴的最大轧制力,研究结果为合理选择工艺参数及轧机设计提供了依据。     

钢管全浮动芯棒连轧过程的三维有限元分析

借助于有限元分析软件MSC.SuperForm对钢管8机架全浮动芯棒连轧过程进行模拟,分析了连轧过程轧件的应力应变分布特点.分析表明,各机架沿孔型宽度方向的压下不均匀导致了轧件在孔型宽度方向(尤其在孔顶和辊缝处)变形的严重不均匀,轧件断面特定点(孔型开口和孔顶)在轴向上应力具有拉-压-拉属性,且规律性很强.此外,研究了芯棒摩擦对连轧过程力能参数、轧制壁厚精度的影响:随芯棒摩擦系数的增大,各机架出口轧件断面横向壁厚不均度增加,同时轧制力、芯棒轴向力明显地增大.因此在实际生产中要尽力改善芯棒的润滑效果,减小其不利影响.     

Role of mandrel in NC precision bending process of thin-walled tube

The thin-walled tube NC bending process is a much complex physical process with multi-factors coupling interactive effects. The mandrel is the key to improve bending limit and to achieve high quality. In this study, one analytical model of the mandrel (including mandrel shank and balls) has been established and some reference formulas have been deduced in order to select the mandrel parameters preliminarily, i.e. mandrel diameter d, mandrel extension e, number of balls n, thickness of balls k, space length between balls p and nose radius r. The experiment has been carried out to verify the analytical model. Based on the above analysis, a 3D elastic–plastic FEM model of the NC bending process is established using the dynamic explicit FEM code ABAQUS/Explicit. Thus, the influences of mandrel on stress distribution during the bending process have been investigated, and then the role of the mandrel in the NC precision bending process such as wrinkling prevention has been revealed. The results show the following: (1) Wrinkling in the tube NC bending process is conditional on membrane biaxial compressive stress state; the smaller the difference between the biaxial membrane stresses is, the more possibility of wrinkling occurs. (2) If the mandrels of larger sizes are used, it will cause the neutral axial to move outward and the difference between the in-plane compressive stresses to become more obvious, which may increase minimum wrinkling energy and anti-wrinkling ability. But the larger mandrel sizes make outside tube over-thinning. (3) When the mandrel extension length increases, the neutral axial will move outward and the difference between the biaxial compressive stresses becomes larger, but the significance is less than that of the mandrel diameter. The excessive extension will cause tube to over thin or even crack. (4) The significance of ball number's effect on the neutral axial position and difference between biaxial compressive stresses is between ones of mandrel diameter and mandrel extension. Increasing the ball number will enhance the thinning degree and manufacturing cost. The results may help to better understanding of mandrel role on the improvement of forming limit and forming quality in the process.     

厚壁管件有芯棒开式冷挤压理论建模

分析了厚壁管件有芯棒开式冷挤压成形特点及影响成形的参数,将此工艺分为外缩径内径不变、内扩径外径不变、外缩径内扩径3种形式,视前两种变形形式为外缩径内扩径变形的特殊形式。引入流函数,建立包含3种变形形式的统一连续速度场;根据速度场与应变速率场之间关系,确定了应变速率场;利用上限原理,得到了挤压功率、挤压力的理论模型。通过编程计算,得到了不同工况下的力-行程曲线,并与实验结果进行了对比,误差小于8%,满足工程需要。此模型可计算不同工况下的挤压力,用于厚壁管件有芯棒开式冷挤压成形工艺的制定及设备选择。