Физическое моделирование процесса непрерывной формовки сварных прямошовных труб на участке открытых валковых калибров ТЭСА

Представлены результаты физического и теоретического моделирования процесса непрерывной формовки. Эксперименты по непрерывной формовке полосовых заготовок проводили на трубоэлектросварочном стане 10-50 для трубы диам. 50 мм со стенкой 1 мм. Процесс формоизменения трубных заготовок осуществляли на участке формовочных горизонтальных и вертикальных клетей с оценкой геометрических параметров. Калибровка валкового инструмента – однорадиусная. Определены и замерены энергосиловые параметры процесса, которые влияют на качество геометрии заготовки. Анализ геометрических параметров полученной заготовки выявил дефекты типа гофр на правой кромке заготовки между второй эджерной и третьей формовочной клетями. Аналогичный дефект выявлен на левой кромке заготовки на межклетевом расстоянии третьей формовочной и эджерной клетями. Для устранения дефектов на формовочном участке перестраивали горизонтальные клети так, чтобы усилия по приводным клетям были идентичны. Последовательно были определены энергосиловые параметры процесса: тянущие усилия приводных клетей, значения сопротивлений перемещению полосы по приводным клетям и вертикальные усилия формовки. Расчеты по определению энергосиловых параметров выполняли с учетом основных технических параметров по двум методикам. Первая методика учитывает геометрические параметры сформованной заготовки и параметры очага сворачивания с учетом зоны внеконтактной деформации. Вторая методика базируется на учете контактного взаимодействия заготовки и профилированного инструмента по сечениям деформации. Расхождение расчетных и экспериментальных данных составило 8 – 12 %. После корректировки технических параметров процесса формовки и перенастройки валковых калибров была сформована бездефектная трубная заготовка. Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных траекторий кромок по клетям по высоте и ширине показал расхождения результатов в пределах 6 – 9 %. При исследовании геометрических параметров очага деформации учитывали контактную и  внеконтактную зоны очага сворачивания и участок распружинивания. Рассчитаны параметры формоизменения трубной заготовки в монотонном и валковом очагах формовки. Анализ проведенных результатов показал, что формоизменение заготовки соответствует принятым положениям о характере изменения геометрии заготовки в валковых приводных калибрах.

1. Рымов В.А., Полухин П.И., Потапов И.Н. Совершенствование производства сварных труб. – М.: Металлургия, 1983. – 286 с.

2. Матвеев Ю.М., Ваткин Я.Л. Калибровка инструмента трубных станов. –2-е изд. – М.: Металлургия, 1970. – 480 с.

3. Жуковский Б.Д., Зильберштейн Л.И., Фурманов В.Б. Производство труб. – М.: Металлургия, 1970. – 106 с.

4. Самусев С.В., Жигулев Г.П., Фадеев В.А., Монахов К.С. Моделирование процесса формоизменения трубной заготовки на специализированной профилегибочной установке // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 3. С. 154 – 158.

5. Самусев С.В., Алещенко А.С., Фадеев В.А. Моделирование процесса непрерывной формовки сварных прямошовных труб на базе «ТРЕНАЖЕРА ТЭСА 10-50» // Изв. вуз. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 5. С. 378 – 384.

6. Самусев С.В., Захаров Д.В., Маршалкин Е.Л., Борисевич В.Г. Совершенствование технологии производства тонкостенных труб и оболочек малого диаметра // Изв. вуз. Черная металлургия. 2007. № 7. С. 36 – 38.

7. Walker T.R., Pick R.J. Developments in the geometric modelling of an ERW pipe skelp // Journal of Materials Processing Tech. 1991. Vol. 25. No. 1. P. 35 – 54.

8. Юсупов В.С., Колобов А.В., Акопян К.Э. и др. Совершенствование технологии производства электросварных прямошовных труб // Сталь. 2015. № 8. С. 44 – 50.

9. Sun B.-F., Jin Y.-H. Simulation analysis of shaping process of high frequency longitudinal electric resistance welded pipe // Journal of China University of Petroleum. 2010. Vol. 34. No. 4. P. 123 – 126.

10. Kasaei M.M., Naeini H.M., Tafti R.A., Tehrani M.S. Prediction of maximum initial strip width in the cage roll forming process of ERW pipes using edge buckling criterion // Journal of Materials Processing Technology. 2014. Vol. 214. No. 2. P. 190 – 199.

11. Han Z.-W., Liu C., Lu W.-P. etc. Experimental investigation and theoretical analysis of roll forming of electrical resistance welded pipes // Journal of Materials Processing Technology. 2004. Vol. 145. No. 3. P. 311 – 316.

12. Технологии трубного производства / В.Н. Данченко, А.П. Коликов, Б.А. Романцев и др. – М.: Интермет инжиниринг, 2002. – 640 с.

13. Машины и агрегаты трубного производства / А.П. Коликов, В.П. Романенко, А.Д. Шейх-Али и др. – М.: МИСиС, 1998. – 541 c.

14. Барабанцев Г.Е., Тюляпин А.Н., Колобов А.В., Юсупов В.С. Cовеpшенствование технологии пpоизводства электpосваpных пpямошовных тpуб // Производство проката. 2005. № 5. С. 21 – 23.

15. Li J.-X., Xie L.-Y., Wang J.-J., Xiong J.-H. Numerical study of the forming process of high frequency welded pipe // Journal of Shanghai Jiaotong University. 2010. Vol. 15. No. 2. P. 236 – 240.

16. Abeyrathna B., Rolfe B., Weiss M. The effect of process and geometric parameters on longitudinal edge strain and product defects in cold roll forming // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. Vol. 92. No. 1 – 4. P. 1 – 12.

17. Abeyrathna B., Rolfe B., Hodgson P., Weiss M. Local deformation in roll forming // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. Vol. 88. No. 9 – 12. P. 2405 – 2415.

18. Iguchi K., Kuriyama Y., Moroi etc. Deformation behavior of high strength steel sheet during roll forming of electric resistance welded pipe // Steel Research International. 2012. SPL. ISSUE. P. 927 – 930.

19. Paralikas J., Salonitis K., Chryssolouris G. Energy efficiency of cold roll forming process // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2013. Vol. 66. No. 9 – 12. P. 1271 – 1284.

20. Panton S.M., Zhu S.D., Duncan J.L. Geometric Constraints on the Forming Path in Roll Forming Channel Sections // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. 1992. Vol. 206. No. 2. P. 113 – 118.

21. Cai Liu, Zhiwu Han, Lele Zhang, Weiping Lu. Numerical modelling of the roll forming process of channel steel // Chinese Journal of Mechanical Engineering (English Edition). 1999. Vol. 12. No. 3. P. 173 – 177.