薄壁管材等曲率矫直辊形曲线与设计平台研发

针对薄壁管材等曲率矫直辊形曲线无精确数学模型的实际问题,运用空间曲线、曲面相关几何关系和坐标变换,以管材在辊缝中单曲率弯曲为出发点,建立了辊形曲线的解析模型,通过算例证明了模型的可操作性,并运用VB和Solidworks开发了等曲率矫直辊设计平台,实现矫直辊的快速设计.     

六辊薄壁管材矫直机参数设计与仿真分析

以原有的六斜辊矫直机为基础进行了辊型的改进,将第二对的双曲线辊型设计为凹凸辊,并针对薄壁管特性设计相应的辊型参数。在以往矫直机设计中,矫直辊的压下行程和压下量都是人工调整,这就大大降低了工作效率,而且矫直精度也不是很高。通过在压下系统中安装伺服机构可以实现自动补偿机架变形,保证机架能稳定工作,从而使被矫直的薄壁管材具有较高的矫直精度。通过对原有矫直力学模型的分析和计算,建立一种适合等曲率反弯辊型的力学简化模型。在ANSYS有限元软件中模拟薄壁管材的矫直过程,进行了管材变形仿真分析。通过仿真分析判断薄壁管材在矫直过程中能否正常运转。     

薄壁管材连续矫直拉伸失稳极限弯曲半径模型

 薄壁管材连续矫直拉伸失稳极限弯曲半径作为重要的工艺参数,直接决定了设备结构和产品质量。而目前现场仍沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对其进行估定,为此基于薄壳理论的相关假设,确定了变形区的应力应变,运用Swift分散失稳准则建立了塑性拉伸失稳极限弯曲半径的解析模型,并进行了有限元仿真验证。研究结果表明：解析模型可正确计算薄壁管材矫直时拉伸失稳的极限弯曲半径,该半径随初始弯曲半径的增大而减小,并与管材直径和金属塑性加工能力有关,为继续深入研究矫直相关工艺参数的合理设置、完善薄壁管材矫直理论体系奠定基础。     

六斜辊管材矫直过程精度解析

以管材六斜辊矫直过程为研究对象,推导了管材经一次反弯后,弹复曲率及残余曲率的演变过程。根据管材旋转一圈弯曲2次,计算了管材全流程矫直微元段的反弯次数;借助三次样条函数,以管材与矫直辊接触点为特征点,拟合出了管材在辊系中的弯曲形态。基于所获得的函数,可以获得任意位置处的弯曲曲率;对某一微梁段的反弯弹复过程进行循环迭代,计算出管材微梁段的最终残余曲率,进而得到最终的管材矫后的直线度精度。通过与现场矫直数据对比,证明该模型能够可靠地预测六斜辊矫直精度,为科学合理的设定矫直参数奠定了理论基础。     

六斜辊管材矫直过程精度解析

摘要：以管材六斜辊矫直过程为研究对象,推导了管材经一次反弯后,弹复曲率及残余曲率的演变过程。根据管材旋转一圈弯曲2次,计算了管材全流程矫直微元段的反弯次数;借助三次样条函数,以管材与矫直辊接触点为特征点,拟合出了管材在辊系中的弯曲形态。基于所获得的函数,可以获得任意位置处的弯曲曲率;对某一微梁段的反弯弹复过程进行循环迭代,计算出管材微梁段的最终残余曲率,进而得到最终的管材矫后的直线度精度。通过与现场矫直数据对比,证明该模型能够可靠地预测六斜辊矫直精度,为科学合理的设定矫直参数奠定了理论基础。     

十辊管材高精度矫直机参数设计与仿真分析

针对薄壁管矫直过程中废品率较高的问题,本文设计矫直精度较高的十辊薄壁管矫直机,对其辊形和机架结构进行了创新设计。矫直机的第二对和第四对矫直辊采用凹凸辊形曲线,使管材在辊矩和辊间都发生弯曲,以较小的压弯量获得较长的塑性变形区域;并且,压下系统采用伺服自动控制机构,可以实现自动补偿机架变形。最后对矫直过程进行动力学分析,获得薄壁管与矫直辊之间的接触情况,分析管材在各矫直辊间的应力应变分布情况,验证本文矫直参数,辊型以及矫直机整体设计的合理性。     

拉矫机带钢反弯曲率的计算方法

对于拉伸矫直机,带钢在矫直机辊子上的曲率半径的计算尤为重要,只有确定了该曲率半径,才能进一步计算带钢的反弯曲率、弹复曲率和残留曲率,进一步计算带钢的平直度。假定带钢在矫直辊上的曲线为抛物线,给出带钢反弯曲率半径的计算方法,并且进一步讨论矫直辊辊子直径的计算方法。     

新型近β型钛合金TLM细径薄壁小曲率弯管的技术研究

TLM是一种新型近β型钛合金,具有较低弹性模量、中高强度、高疲劳强度、高塑韧性、良好耐磨性以及耐腐蚀性,可以生产各种规格的细径薄壁管材,在交换器、阀门、高压气管、油管等领域有着广阔的应用前景。将其制成弯管,其应用领域还会扩大。而通常的弯管生产方法主要用于相对弯曲半径Rx≥1.5的弯管,对于相对弯曲半径Rx1.5的弯管(即小曲率弯管),存在着拉应变和压应变变化大,壁厚变化率大,加工过程不容易控制等因素,严重影响着细径薄壁管材的应用。通过对管材弯曲过程受力变形进行分析,控制回弹,设计模具和改进加工工艺,对相对弯曲半径Rx≈1.1的TLM钛合金细径薄壁管材进行90°和180°弯曲,对其外形和其各种参数进行测量。试验结果表明,自行设计的模具可顺利地完成新型近β型钛合金细径薄壁管材的小曲率弯管,为生产提供了一定的参考价值。     

6+2管材矫直机辊型曲线设计与矫直精度分析

为了改进管材矫直机的矫直质量,以材料力学和金属弹塑性理论为基础,深入研究了普通六辊矫直机和二辊矫直机的矫直过程,反映出六辊矫直机存在空矫区,不能矫直管材头尾,对此提出了一种新型复合管材矫直机,即6+2管材矫直机,可以实现管材全长高精度矫直。通过Matlab求解辊型曲线,并绘制了相应的辊型图,通过理论计算得出了辊型曲线的理想矫直精度。采用有限元软件Marc建立了6+2管材矫直机的有限元模型,并对整个矫直过程进行模拟。在理论分析和数值计算的基础之上,分析了具有一定原始曲率的管材在矫直后的直线度和圆度,证明了此矫直机的矫直能力,为提高管材矫直质量提供了一种新型矫直机。     

连铸多点弯曲多点矫直与连续弯曲连续矫直辊列设计计算

从理论上讨论了多点弯曲多点矫直和连续弯曲连续矫直辊列的设计计算，提出了多点弯曲多点矫直辊列的弯曲半径和矫直半径计算公式，推导了连续弯曲连续矫直辊列的理想曲线方程，举例说明了两种不同辊列形式在弯曲区和矫直区的应变规律．     

棒材二辊矫直机变曲率辊型优化

基于目前棒材矫直生产现场出现的高直线度精度与优质棒材表面质量要求不能同时满足的问题,提出了一种变曲率辊型设计方法,矫直辊辊型由多段曲率均匀变化的弧线相切连接而成,且曲率从两端到中间按照给定的值均匀增大,从而达到改善表面质量的目的;基于空间几何与弹塑性弯曲弹复力学理论,建立棒材二辊矫直过程的全流程曲率分析模型,应用该理论对现场的辊型与工艺参数进行了验证,矫直精度一致;通过对给定不同曲率范围的辊型矫直过程进行连续弯曲弹复分析,获得了优化变曲率辊型设计的原则,即变曲率范围能够矫直产品大纲中所有规格棒材并且弯曲曲率余量合理,既能实现矫直又能考虑到矫直辊磨损等带来的弯曲曲率减小的实际情况;对该辊型矫直棒材的过程进行了数值方法验证,可得棒材的矫后直线度为0.54 mm/m,满足生产现场1 mm/m的要求。结果表明,该辊型设计方法可以适应棒材矫直的需要。     

Zr-4薄壁管矫直过程VRM20/30矫直机矫直辊角度的调整

探讨了工业生产过程中采用VRM20/30矫直机对Zr-4合金薄壁管矫直时矫直辊的调整方法,并分析研究了矫直辊角度的变化对管材的性能影响。实验证明:矫直辊角度的调整不仅影响管材的表面质量和直线度,而且对管材氢化物取向因子起着非常关键的作用;适当的矫直辊角度能很好的解决管材头尾翘起的问题,获得良好的管材表面和直线度,同时,确保管材的氢化物取向因子控制在理想的范围内。     

热轧高强钢的矫直能力研究

辊式矫直机的矫直质量和设备状态由其矫直能力所决定.针对热轧高强钢来料强度高、板形差的特点,详细分析了限制矫直机能力的主要因素,并通过具体计算公式明确了弯曲曲率比、矫直机辊径、许用矫直力、单辊许用矫直扭矩、传动电动机额定功率等因素对矫直能力的影响.结合实际生产应用,分析了矫直机力能参数与钢板的弯曲曲率比、厚度和屈服强度之间的对应关系;绘制了不同弯曲曲率比下的矫直能力曲线,针对来料板形较差的热轧高强钢板,在矫直能力范围内尽可能采用较大的弯曲曲率比进行矫直,进一步提高了其矫直效果.     

CT20钛合金薄壁管材数控冷弯成形行为研究

薄壁管材的小弯曲半径数控弯曲成形十分困难,外侧壁厚减薄是弯管成形中的加工缺陷之一,对于钛合金薄壁管尤为严重。采用模拟与实验相结合的方法,对规格为58 mm×1.5 mm的CT20钛合金管材数控弯曲成形过程中弯曲段的壁厚减薄进行了研究,得到相对弯曲半径对壁厚减薄的影响规律。结果表明,CT20钛合金管材冷弯成形时的极限相对弯曲半径(R/D)为2。     

棒材二辊矫直机辊型曲线与矫直精度分析

 为了改进二辊棒材矫直机矫直质量,从弹塑性弯曲理论出发,用Matlab求解双曲线和三曲率二辊矫直机辊型曲线,并绘制相应的辊型图。分别计算了双曲线和三曲率辊型曲线的矫直精度,结果表明三曲率辊型曲线矫直精度高于双曲线辊型曲线的矫直精度。综合考虑棒材的弹塑性变形,基于有限元MARC平台,根据具体实例建立了棒材二辊矫直弹塑性模型,并对其矫直过程进行模拟,分析了棒材在矫直过程中各种参量的变化。对比分析不同辊型下棒材矫直效果,三曲率辊型矫直效果要好于双曲线辊型,可为实际生产提供理论指导。     

棒材二辊矫直过程曲率的全流程定量解析

为了摸清棒材斜辊矫直过程中各曲率的变化规律,应用小曲率平面弯曲弹复理论以及棒材弯曲弹复的曲率方程式,实现棒材一次反弯弹复的计算模型,基于棒材每旋转半周反弯一次的规律以及上一次弹复后的残余曲率认为是下一次弯曲的原始曲率,建立棒材全流程二辊矫直过程弯曲弹复模型,获得整个矫直过程中原始曲率、弯曲曲率、弹复曲率以及残余曲率的演变过程,得到棒材最终的残余曲率.应用该理论模型对现场生产过程进行了计算,与现场结果一致,验证了理论模型的正确性.应用所建立的理论模型对不同直径、不同材料屈服强度、不同原始挠度的棒材矫直过程分别进行分析,获得了不同来料参数情况下矫直过程的变形规律.该模型可以为二辊矫直机辊型优化设计与工艺参数计算提供理论依据.      

弹性芯理论对正确制定矫直规程的作用

简要介绍了矫直反弯曲率半径的计算过程,研究了弹性芯理论,得出了条材(包括棒材,板材,型材,带材)弯曲隐患与弹区比之间的函数关系曲线,通过该曲线选择合适的弹区比来控制弯曲隐患的大小,从而确定反弯半径并制定正确的矫直规程,提高矫直精度和产品质量.     

辊式矫直过程弯辊量对边浪影响的仿真分析

针对辊式矫直过程建立具有边浪特征的带钢有限元仿真模型,通过对比现场工况实测矫直力与有限元模型计算所得的矫直力,得到二者误差在10%以内,验证了有限元模型的精度。分别采用原始曲率补偿法和塑性变形层增加法确定了4种弯辊量设定方案。采用上述方案对浪高为20 mm的带钢进行矫直,对比矫直后带钢平直度情况,得出按最高浪采用原始曲率补偿法计算得到的弯辊量矫直效果最优。同时随着弯辊量的加大,矫直力也随之增加,为现场边浪矫直过程提供了依据。     

辊式矫直过程弹塑性弯曲数学模型

 为了完整和精确地计算辊式矫直过程,根据钢板和矫直机相应的初始条件和边界条件,采用曲率变化量积分的方法,建立了基于Prandtle Reuss增量理论的三维弹塑性弯曲解析数学模型。并分析了厚度08 mm的钢板矫直过程的变形行为,比较了计算曲率和实验曲率,误差在1 mm-1左右。该模型可以精确地计算辊式矫直过程的曲率,预测残余应力和板形,为全面分析辊式矫直过程提供技术支撑,对实际生产具有一定的指导意义。     

平行压下辊式板材矫直机参数分析

根据弹塑性弯曲理论,给出了辊式矫直机压下量与反弯曲率的数学模型,从而计算了平行压下辊式矫直机矫直过程中的残余曲率分布,确定了给定精度要求所需的最小辊数。