Статия Формиране на тръбни профили от списание CADmaster № 5(55) 2010 (допълнителна)

Оформяне на тръбни профили

Кратък преглед на методите за формоване на тръби с голям диаметър за получаване на висококачествен профил при непрекъснато валцоване.

Изтеглете статията в PDF формат - 178 KB

CADmaster » CADmaster №5(55) 2010 (допълнителен) » Машинно инженерство

В тази статия ви предлагаме кратък преглед на това как да се формоват тръби с голям диаметър, за да се получи качествен профил при непрекъснато валцуване.

В момента има нарастваща нужда от заварени тръби с голям диаметър за газопроводи и нефтопроводи. Все още обаче няма универсален метод за анализ, особено за тръби с диаметър 530 mm и повече, който позволява анализ на процеса на формоване и прогнозиране на качеството на получения продукт на етапа на проектиране на процеса на формоване и по време на работа на оборудването.

Един от основните принципи при оформянето на различни тръбни профили е осигуряването на максимално оформяне при всеки технологичен преход. Това е необходимо, за да се намали броят на преходите, т.е. да се намали броят на работните стойки на мелницата и по този начин нейната дължина. Изборът на броя операции на огъване, равен на броя на двойките ролки, зависи главно от сложността на конфигурацията на профила и неговите размери, както и от необходимите допуски на размерите, съотношението на дебелината и ширината на детайла, конфигурацията на отделните секции на профила, механичните свойства на материала и необходимите радиуси на кривина [1].

Оформянето може да се извърши по различни начини. Традиционният метод е валцоване (фиг. 1), извършвано в формовъчни мелници, включени в оборудването на агрегатите за заваряване на електрически тръби.

Процесформоването е лесно да си представите с помощта на "цвете" (фиг. 2), което дава визуална представа за процеса на оформяне, по-специално за получаване на профилна форма във всяка от стойките на формовъчната мелница. По предварително разработеното "цвете" се прави анализ на възможността за реализиране на процеса на оформяне на необходимия профил. Има различни схеми и опции за получаване на необходимото тръбно сечение. Процесът на формоване ще бъде стабилен, ако траекторията на крайната точка на детайла е гладка [2].

Можете да предложите много начини за получаване на крайната форма на профила. Изборът на метод обаче до голяма степен зависи от състоянието на напрежение и деформация на детайла по време на процеса на формоване. В MSTU im. Н.Е. Бауман в катедрата на МТ-10 „Валцово оборудване и технологии“ разработи математически модел на процеса на непрекъснато формоване на тръби с прав шев на базата на специализиран софтуерен пакет COPRA RollForm, с който можете да анализирате всеки етап на формоване, като вземете предвид центъра на деформация на детайла в ролките и да предвидите появата на дефекти, без да прибягвате до производството на оборудване [3].

Помислете за методите на формоване с помощта на този модел. На фиг. 1, 3 и 5 показват няколко варианта за формоване с еднорадиусно калибриране на формовъчните ролки, но с различна кривина на централната линия на тръбната заготовка.

Оформяне в постоянна долна точка

На фиг. 2-3 показва оформянето на лист в цилиндрична заготовка, при условие че дъното на формованата лента не променя вертикалното си положение (с постоянна долна точка). На фиг. 2 показва, че максималното разтягане на ръбовете на лентата в този случай е 3,8%, което води до заваръчен шев с незадоволително качество.

0−7 — последователност от формовъчни преходи; 0 - оригиналпразно; 1−7 - формата на калибъра в съответната стойка; a - траектория на крайната точка на детайла

Формиране в постоянна горна точка

На фиг. 4-5 е показана диаграма на оформяне на лист в цилиндрична тръбна заготовка, при условие че ръбовете на оформената заготовка лежат в хоризонтална равнина (с постоянна горна точка). На фиг. 5 показва, че максималното удължение на ръбовете на детайла е 2,8%. Както се очаква, с избраната схема на формоване, максималното разтягане на листа се получава в долната част на тръбната заготовка, което може да доведе до тръба, която не отговаря на изискванията на GOST или TU.

0−7 — последователност от формовъчни преходи; 0 - оригинален детайл; 1−7 - формата на калибъра в съответната стойка

"Естествено" формоване

Многобройни изчисления, извършени в Катедрата по търкалящо оборудване и технологии с помощта на горния математически модел [3] показаха, че в сравнение с методите, разгледани по-рано, най-добрите условия за оформяне се постигат, ако средната линия е крива, начертана през точки, които са центрове на тежестта на всеки разглеждан участък от калибъра (фиг. 6−7). Именно това формоване се нарича „естествено“ [1]. В този случай напреженията в заготовката са значително намалени, ръбовете са по-малко опънати (максималното удължение на ръбовете е 2,5%).

Заключение

Представихме кратък преглед на методите за непрекъснато валцоване на тръби с голям диаметър, извършени чрез математически модел, създаден на базата на специализиран софтуерен пакет за анализ на процеса на валцоване COPRA RollForm. резултатиПроучванията показват, че при формоването е целесъобразно да се използва "естествено" оформяне, при което разтягането на ръбовете е минимално, което е необходимо условие за производството на качествен профил.