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带材成形孔型设计(roll counter design of strip roll forming)

确定带材在辊式成形机上的成形方法,并逐架设定其横向变形及相应的孔型形状(见辊式成形),以求最终获得规定形状和尺寸的管筒。

孔型设计的基本内容和要求基本内容是:确定变形区长度;选择最佳成形方法;合理分配各架的变形量及孔型形状和尺寸。应满足的要求是:(1)带材边缘与中心的延伸差最小,防止产生波纹或鼓包;(2)带材在孔型中成形稳定;(3)孔型磨损小而均匀;(4)能量消耗小;(5)焊管的形状尺寸、表面质量符合标准要求;(6)轧辊加工方便。

孔型设计的方法 常见的有以下3种:边缘弯曲法、圆周弯曲法和综合弯曲法。

(1)边缘弯曲法(图a)。变形从带材边部开始,逐渐向中心弯曲,最终进入上辊槽底带有导向环的闭口孔型,渐成管筒.成型过程中弯曲恒定.

 

 常用的管坯弯曲变形法 

边缘弯曲法的特点是:(1)成形过程中管坯运行稳定。管坯边缘与中心的延伸差小,成形质量好;轧辊分片组成,换辊方便,加工容易,中间平辊部分可共用;(4)第一架就开始侧边弯曲变形,管坯咬入困难.

边缘弯曲法孔型设计适用于直径大于200mm及低塑性高强度钢管的成形。对薄壁管能有效地防止在焊缝附近产生波纹,对厚壁管可以减少边缘回弹,焊接质量高.

圆周弯曲法(图b)。在每架成形机上管坯全宽同时以不同的曲率半径进行弯曲变形。曲率半径按变形均匀分配配原则逐架递减。管坯边缘与曲率半径中心连线的夹角叫中心角。中心角小于180时上下全宽接触变形。中心角大于180和小于270时,上辊与管坯中段,下辊与管坯全宽接触变形.中心角大于270.后,管坯进入上辊带导向环的闭口孔型,渐成管筒.

弯曲法的特点是:(1)变形均匀;(2)孔型有一定的共用性,同一孔型可生产几种规格的管材;(3)轧辊孔型加工简单;(4)成形过程中管坯边缘与中部的延伸差稍大于边缘弯曲法,生产薄壁管时焊缝区易产生波纹;(5)生产厚壁管时因边缘部变形不足焊缝处易成桃树型;(6)成形不稳,带材易跑偏、扭丢,但如采用立辊导向轧边基本可以克服。

综合弯曲法(图c)。又称双半径孔型设计法。先以挤压孔型的半径(r)为半径,将管坯边缘弯曲到一定变形角,在以后的成形过程中此r值不变;然后对管坯的中间部分按圆周变形法继续弯曲成形,直至形成圆筒。此法吸收了边缘变形法与圆周变形法的优点,主要特点是:(1)变形较均匀;(2)成型过程中管坯运行稳定;(3)边缘相对中心的延伸差小,成型质量较好;(4)成形辊的共用性差,轧辊孔型加工较复杂.

成形底线: (1)管坯生产过程中,延纵轴逐渐上升;(2)水平法,成形过程中底线保水持平;(3)下山法,成形过程中底线逐渐下降:或开口孔形部分底线下降,而闭口孔型部分底线保持水平;(4)边缘水平法,管坯的边缘线在成形过程中保持水平。实际上是成形底线更陡的下山法。

成形底线的形式对管坯成形时的纵向变形有显著影响.以下山法成形时管坯边缘与中心部分的延伸差最小,成形质量最好。所以双半径孔型设计和下山法成形底线的设计原则,被视为是带材辊式连续成形的主要发展方向。

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