机械工程学报

作者：徐怡, 胡馨予, 张学宇, 何祝斌

单位：1. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024;2. 哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室 哈尔滨 150001

关键词：超高强钢,焊管,精密弯曲,回弹补偿,冷热复合工艺；

基金：辽宁省“兴辽英才计划”资助项目(XLYC1802065)。

复杂异形金属管件常具有不规则截面和空间弯曲轴线。对于DP双相钢、QP淬火延性钢等超高强度金属管件，需要进行多道次回弹补偿和修模才可获得高尺寸精度。以轴线曲率半径分段突变的薄壁弯管为对象建立了弯管回弹与位移理论解析模型，分析了圆弧段回弹角与弯管不同位置处相对位移的映射关系，明晰了圆弧段回弹角对弯管精度的影响。基于此，提出薄壁管无回弹补偿冷热复合精密弯曲方法，通过对预弯曲管坯进行局部热态模压及模内约束冷却，实现弯曲段精确变形及环向组织性能均匀化。以DP980钢ERW焊管为对象，测试了不同弯曲角度弯管的回弹角和环向壁厚，以及预弯管自阻加热时升温速率、温度分布及环向温差；通过模压实验，测试了冷热复合弯曲前后弯管回弹角及组织性能的变化。结果表明：(1) 弯管自阻加热时沿管端向对称截面处温度逐渐升高并趋于稳定，但同时环向温差逐渐增加，当管坯中心区温度为800 ℃时环向温差约100 ℃；(2) 冷弯后弯管回弹明显且弯曲角度越大回弹角越大，但在热模压及模内冷却后，弯管的回弹角仅为预弯后回弹角的约5%；(3) 模压后水冷虽可提高弯管的强度和硬度，但将破坏DP980钢的原始组织状态，同时在焊缝区出现局部弱化。采用模冷可实现弯曲段环向组织性能均匀化，且强度和硬度与原始管坯接近。研究结果验证了“冷热复合精密弯曲”的可行性，无需回弹补偿即可实现超高强钢焊管的短流程精密弯曲。

来源：2023年第13期

《机械工程学报》期刊编辑部

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