ERW直缝焊管排辊成型过程模拟与试验研究.pdf

维普资讯 · 24· 焊管 ．第30卷第6期．2007年11月 ●试验 与 研 究 ERW 直缝焊管排辊成型过程 模拟与试验研究 王仕杰 ，吴云卿 ，陈宝华 ，杨 鹏 ，双远华4 (1．西安重型机械研究所，西安 710032； 2．青岛吴坤重型机械技术有限公司，山东 青岛266001； 3．辽阳大泽钢管有限公司，辽宁辽阳111000； 4．太原科技大学 材料科学与工程学院，太原030024) 摘 要：采用大型非线性有限元软件 Marc对ERW 直缝焊管的排辊成型过程进行了模拟，获 得了管坯各截面形状和管坯应变场分布。分析了带材成型过程中的变形情况与试验的对比以 及应变的分布规律，为ERW焊管机组的孔型设计及排辊调整提供理论依据。 关键词：ERW 直缝焊管；排辊成型；有限元；模拟 中图分类号：TG335．75 文献标志码 ：A 文章编号：1001—3938(2007)06—0024—04 O 引 言 08mm直缝焊管的排辊成型过程进行了模拟， 为ERW直缝焊管机组成型工艺的进一步国产化 在众多 ERW 焊管成型工艺中，排辊成型工 设计提供理论依据。 艺 (cageformingprocess)以其生产能力大、生产成 本低 、设备重量轻、轧辊共用性强、投资少等诸多 1 排辊成型机理 优点备受人们关注 -23。日本学者木 内学，根据 y ERW直缝焊管的排辊成型过程如图1所示， 半解析法提出了利用形函数s()=sin等(孚) 二 板带在进入排辊成型段以前首先经历了预成型机 来描述两个机架间管坯的构形 ；小野 田等人长 架，使板带形成了一定半径的圆弧管坯，从而能较 期研究焊管成型的有限元模拟问题，他们使用刚 顺利地进入排辊成型段。进入排辊成型段后，管 塑性有限元分析分别对焊管管坯在开口孔型和闭 坯内部有4对水平辊驱动管坯前进 ，两侧 由一系 口孔型中的变形进行研究，得到了管坯处于开 口 列被动排辊对组成一个笼子，预成型管坯从中经 孔型和闭口孔型时的网格划分及边界条件 J。 过。通过调整排辊依照变形花 (如图2所示)迫 国内学者刘才、周瑛和韩志武分别在将基于全量 使板带在前进的同时渐进变形，在穿过排辊笼子 Lagrangian法的小变形有 限元法和基于 Updated 的过程中均匀地成型为开 口管坯。所以，大部分 — lagrangian法的大变形有限元法应用到排辊成 的变形是在排辊成型段通过一系列离散的排辊和 型过程分析方面，做了大量工作 。 水平辊以及辅助成型的内衬辊来完成。 随着ERW 直缝焊管机组国产化设计的深入 发展，2006年5月由青岛昊坤重型机械技术有限 2 排辊成型过程模拟 公司为辽阳大泽钢管有限公司设计制造的ERW 610直缝焊管机组顺利投产。本文针对该机组采 2．1 几何模型的简化和建立 用大型非线性有限元软件 Marc，使用动态显式弹 对实际成型过程中的某个瞬间而言，板带在 塑性有限元法，对厚度为 10mm的钢带成型为 经过每个排辊处产生局部变形，整个板带上的应 维普资讯 第3O卷第6期 王仕杰等：ERW直缝焊管排辊成型过程模拟与试验研究