blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2017-5-369-373blackmet-1061Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESРАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КРОМОК ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ ПО ОДНОРАДИУСНЫМ СХЕМАМ ПО СПОСОБУ JCOE“JCOE” CALCULATION OF GEOMETRIC PARAMETERS OF PIPE BILLET’S EDGES BY SINGLE-RADIAL SCHEMESСамусевС. В.SamusevS. V.

д.т.н., профессор кафедры технологии и оборудования трубного производства

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Technology and Equipment for Pipe Production”

fdv_viktor@mail.ruЖигулевГ. П.ZhigulevG. P.

к.т.н., доцент, эксперт кафедры технологии и оборудования трубного производства

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Technology and Equipment for Pipe Production”

fdv_viktor@mail.ruФадеевВ. А.FadeevV. A.

инженер

Engineer

fdv_viktor@mail.ruНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС»РоссияNational University of Science and Technology “MISIS” (MISIS), MoscowRussian Federation201727052017605369373Copyright © Самусев С.В., Жигулев Г.П., Фадеев В.А., 20172017Самусев С.В., Жигулев Г.П., Фадеев В.А.Samusev S.V., Zhigulev G.P., Fadeev V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1061

Для процесса формовки сварных прямошовных труб большого диаметра на линии ТЭСА 1420 предложены методики расчета геометрических параметров кромки заготовки и профиля деформирующего инструмента. Представлен сравнительный анализ геометрии кромки при подгибке на кромкогибочном прессе с использованием рабочих поверхностей инструмента, выполненных по эвольвентной и однорадиусной схемам. Однорадиусная схема позволяет получить геометрию кромки, удовлетворяющую требованиям качественной формовки. Для участка кромкогибочного пресса представлена методика расчета, которая позволяет вычислить геометрические параметры кромки при нагрузке и разгрузке. Определены высота подогнутой кромки, остаточные радиусы кривизны, координаты точек нагрузки и разгрузки наружного и внутреннего контура кромки трубной заготовки. В работе определены координаты кромки, сформованной инструментом, с профилем, выполненным по эвольвенте. Эвольвентный профиль инструмента является универсальным при переходе с одного типоразмера трубы на другой из унификационной группы труб. Далее в расчетах выполнен переход от профиля контура кромки, полученного по эвольвенте, к профилю, полученному по многорадиусной схеме, после чего определены фиксированные координаты точек заготовки после распружинивания. По полученным координатам проведена оценка выходных геометрических параметров кромки. Для унификационной группы 1220 – 1420 мм рассчитаны продольные деформации кромки для типоразмера 1220×10 мм и показано, что унификационные принципы гораздо проще реализуются при однорадиусном профиле инструмента. По участку кромкогибочных прессов разработана и опробована в промышленных условиях методика расчета параметров кромки трубной заготовки при использовании инструмента с контактным профилем, выполненным по эвольвенте. Предложена однорадиусная калибровка профиля кромкогибочного инструмента, обеспечивающая фиксированные координаты кромки, которая аналогична координатам при эвольвентном профиле пуансона. Расчетное значение средневзвешенного радиуса кривизны заготовки обеспечивает максимальное приближение координат профиля заготовки в фиксированных точках по обеим калибровкам (максимальное расхождение значений координат по предложенным схемам не превышает 6 – 7 %).

 

Methods for calculating the geometrical parameters of edge of the billet and the profile of the deforming tool are proposed for the process of forming welded large-diameter longitudinal pipes on the TESA 1420 line. A comparative analysis of geometry of the edge at the hem on the edge press was performed using the working surfaces of the tool, made by involute and single-radial schemes. Single-radial scheme allows to get the edge geometry that meets the technical requirements. For the section of an edge press the calculation procedure is presented, which allows to calculate the geometrical parameters of the edge during loading and unloading. Height of the bent edge, the residual radii of curvature, coordinates of the points of loading and unloading of outer and inner contours of the pipe billet edge have been defined. The involute profile of the tool is universal when changing one pipe size to another from a unifying pipe group. Further, in the calculations, a transition was made from profile of edge contour obtained by involute to the profile obtained by the multi-radial scheme, after which the fixed coordinates of the billet’s points were determined after unspringing. From the obtained coordinates, the output geometric parameters of the edge were estimated. For the unification group of 1220 – 1420  mm the longitudinal deformations of the edge for the size 1220×10  mm have been calculated and it was shown that the unification principles are much easier to implement with a single-radial profile of the tool. A technique for calculating the parameters of the edge of a pipe billet was developed and tested in the field of edge-bending presses using an instrument with a contact profile of a tool made by an involute. A  one-dimensional calibration of the profile of an edge-bending tool is proposed, which provides fixed coordinates of the edge, similar to the coordinates for the involute profile of the punch. The calculated value of the weighted average radius of billet’s curvature ensures maximum approximation of the profile coordinates of the billet at fixed points for both calibrations (maximum divergence of coordinates according to the proposed schemes does not exceed 6 – 7 %). edge;

кромкапрессформовкабольшой диаметрсварная трубаочаг деформацииэвольвентаpress forminglarge diameter welded pipedeformation zoneinvoluteReferencesСамусев С.В., Больдт В.В. К расчету механизма гофрообразования трубной заготовки при производстве прямошовных сварных труб // Изв. вуз. Черная металлургия. 2010. № 11. С. 22 – 24.Samusev S.V., Bol’dt V.V. Computation of corrugation mechanism  of tube stock at production of longitudinal welded tubes. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy.  2010, no. 11, pp. 22–24. (In Russ.).Самусев С.В., Люскин А.В., Романцов А.И. Разработка методики расчета параметров инструмента для унификации групп сварных труб на участке кромкогибочных прессов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2013. № 3. С. 20 – 22.Samusev S.V., Lyuskin A.V., Romantsov A. I. Calculating tool parameters  for  standartidized  welded-pipe  groups  in  edge-bending  presses. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2013, no. 3, pp. 20–22. (In Russ.). Самусев С.В., Величко А.А., Люскин А.В. и др. Методика расчета параметров формоизменения трубной заготовки в линии ТЭСА-1420 ЗАО «Ижорский трубный завод» // Изв. вуз. Черная металлургия. 2009. № 5. С. 36 – 40.Samusev  S.V.,  Velichko  A.A.,  Lyuskin  A.V.,  Andreev  Y.P.,  Vorontsov A.N. Methods of calculating the parameters of forming tubular billets in line TESA 1420 CJSC of CJSC “Izhora pipe plant”. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metal 10. Herynk  M.D.,  Kyriakides  S.,  Onoufriou A., Yun  H.D.  Effects  of  the UOE/UOC pipe manufacturing processes on pipe collapse pressure. International Journal of Mechanical Science. 2007, vol. 49(5),  pp.  533–553Жигулев Г.П., Самусев С.В., Фадеев В.А. и др. Расчет энергосиловых параметров процесса гибки на участке производства сварных труб для магистральных трубопроводов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 7. С. 39 – 42.Zhigulev G.P., Samusev S.V., Fadeev V.A. Calculation of energy-power parameters of bending process in production of welded pipes  for gas pipelines. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2014, no.7, pp. 39–42.Fan Lifeng, Gao Ying, Li Qiang, Xu Hongshen. Quality control on crimping of large diameter welding pipe // Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012. Vol. 25. Issue 6. P. 1264 – 1273.Fan Lifeng, Gao Ying, Li Qiang, Xu Hongshen. Quality Control on  Crimping of Large Diameter Welding Pipe. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012, vol. 25, Issue 6, pp. 1264–1273.Tsuru E., Akata J., Shinohara K., Uoshida T. Numerical and experimental evaluation of formability and buckling resistance for high strength steel UOE pipe // Zairyo to Prosesu CAMP ISIJ. 2010. Vol. 23. No. 1(2). P. 297 – 300.Tsuru E., Akata J., Shinohara K., Uoshida T. Numerical and experimental evaluation of formability and buckling resistance for high  strength  steel  UOE  pipe.  Zairyo to Prosesu = CAMP ISIJ.  2010,  vol.  23, no. 1(2), pp. 297–300. Ren Qiang, Li Dayong, Zhou Tianxia etс. The simulation of UOE pipe forming by three dimensional finite element method // Journal of Netshape Forming Engineering. 2011. No. 3(6). Р. 80 – 84.Ren Qiang, Li Dayong, Zhou Tianxia etс. The simulation of UOE  pipe forming by three dimensional finite element method. Journal of Netshape Forming Engineering.  2011,  no.  3(6),  pp.  80–84  (in  Chin.). Raffo J., Toscano R.G., Mantovano L., Dvorkin E.N. Numerical Mo del of UOE Steel Pipe: Forming Process and Structural Behavior. In: Mecanica Computacional. Elaskar S.A., Pilotta E.A., Torres G.A. eds. 2007. Vol. 26. No. 10. P. 317 – 333.Raffo J., Toscano R. G., Mantovano L., Dvorkin E. N. Numerical  Model of UOE Steel Pipe: Forming Process and Structural Behavior. In: Mecanica Computacional. Elaskar S.A., Pilotta E.A., Tor-res  G.A. eds. 2007, vol. 26, no. 10, pp. 317–333. Shiro Kobayashi, Soo-ik Oh, Taylan Altan. Metal forming and the finite element method. – NewYork: Oxford University Press, 1989. – 377 p.Shiro Kobayashi, Soo-ik Oh, Taylan Altan. Metal forming and the finite element method. New York: Oxford University Press, 1989,  377 p.Herynk M.D., Kyriakides S., Onoufriou A. etс. Effects of the UOE/ UOC pipe manufacturing processes on pipe collapse pressure // International Journal of Mechanical Sciences. 2007. Vol. 49(5). P. 533 – 553.Herynk  M.D.,  Kyriakides  S.,  Onoufriou A., Yun  H.D.  Effects  of  the UOE/UOC pipe manufacturing processes on pipe collapse pressure. International Journal of Mechanical Science. 2007, vol. 49(5),  pp.  533–553Hillenbrand H.G., Liessem A., Biermann K. etс. “Development and Production of Linepipe Steels in Grade X100 and X120” // Seminar of X120 Grade High Performance Pipe Steels, Technical Conference, Beijing, 28-29. 2005. P. 1 – 11.Hillenbrand  H.G.,  Liessem  A.,  Biermann  K.,  Heckmann  C.J.,  Schwinn V. “Development and Production of Linepipe Steels in  Grade  X100  and  X120”.  Seminar of X120 Grade High Performance Pipe Steels, Technical Conference, Beijing, 28¬29, 2005,  pp. 1–11.Ильюшин А.А. Труды. Т. 1 (1935 – 1945) / Составители: Е.А. Ильюшина, М.Р. Короткина. – М.: Физматлит, 2003. – 352 с.Il’yushin A.A. Trudy. T. 1 [Proceedings. Vol. 1]. Il’yushina E.A.,  Korotkina M.R. eds. Moscow: Fizmatlit, 2003, 352 p. (In Russ.).Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Учебник для вузов. – 11-е изд. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 592 с.Feodos’ev  V.I.  Soprotivlenie materialov: uchebnik dlya vuzov [Strength  of  materials:  Textbook  for  universities].  Moscow:  Izdatel’stvo MGTU im. N.E. Baumana, 2003, 592 p. (In Russ.).Ильюшин А.А. Пластичность. – М.: Гостехиздат, 1948. – 376 с.Il’yushin  A.A.  Plastichnost’  [Plasticity].  Moscow:  Gostekhizdat,  1948, 376 p. (In Russ.).Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. – М.: Машиностроение, 1968. – 399 с.Malinin N.N. Prikladnaya teoriya plastichnosti i polzuchesti [Applied  theory  of  plasticity  and  creep].  Moscow:  Mashmnostroenie,  1968, 399 p. (In Russ.).Рымов В. А., Полухин П. И., Потапов И. Н. Совершенствование производства сварных труб. – М.: Металлургия, 1983. – 286 с.Rymov V.A., Polukhin P.I., Potapov I.N. Sovershenstvovanie proizvodstva svarnykh trub [Strongly production of welded pipes]. Mos-cow: Metallurgiya, 1983, 286 p. (In Russ.).Данченко В.Н., Коликов А.П., Романцев Б.А. Технологии трубного производства. – М.: Интермет Инжиниринг, 2002. – 640 с.Danchenko V.N., Kolikov A.P., Romantsev B.A. Tekhnologii trubnogo proizvodstva [Technologies of pipe production]. Moscow: In-termet inzhiniring, 2002, 640 p.Матвеев Ю.М. Теоретические основы производства сварных труб. – М.: Металлургия, 1967. – 167 с.Matveev  Y.M.  Teoreticheskie osnovy proizvodstva svarnykh trub [Theoretical basis of welded pipes production]. Moscow: Metallurgiya, 1967, 167p. (In Russ.).Коликов А.П., Романенко В.П. Машины и агрегаты трубного производства: Учебное пособие для вузов. – М.: ИД МИСиС, 1998. – 536 с.Kolikov A.P., Romanenko V.P. Mashiny i agregaty trubnogo proizvodstva: uchebnoe posobie dlya vuzov [Machinery and pipe production  units:  Textbook  for  universities].  Moscow:  ID  MISiS,  1998,  536 p. (In Russ.).Романцев Б.А., Гончарук А.В., Вавилкин Н.М. Трубное производство: Учебник. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: ИД МИСиС, 2011. – 970 с.Romantsev  B.A.,  Goncharuk  A.V.,  N.M.  Vavilkin  A.V.  Trubnoe proizvodstvo: ucheb.  [Pipe  production:  Textbook].  Moscow:  ID  MISiS, 2011, 970 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.