机械工程学报

作者：黄学颖, 于高潮, 翟瑞雪, 马瑞, 周超, 高才良, 赵军

单位：1. 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学) 秦皇岛 066004;2. 秦皇岛方华机械有限公司 秦皇岛 066000

关键词：大型直缝焊管,直线度,椭圆度,残余应力,辊形设计,数值模拟；

基金：国家自然科学基金（52005431）、河北省自然科学基金（E2020203086）和国家重大科技（2018ZX04007002）资助项目。

现有的矫直、矫圆工艺均是分工独立完成的。为了在一个工序中同时完成矫直和矫圆工艺和解决大型直缝焊管成形后椭圆度和直线度的超标问题，提出一种新型的大型直缝焊管三辊连续复合矫形工艺。并以矫后管材的椭圆度、直线度和残余应力最小为设计目标，对该工艺进行过程仿真。结果表明，采用“五段式”的辊形设计并且辊轴各段的设计比例为1∶2∶4∶2∶1有更好的矫圆和矫直效果。此外，管材的椭圆度、直线度以及残余应力均与弹区比有关。当弹区比较小时，管壁截面出现失稳现象。对于同种材料，弹区比越小，管材的变形程度和矫后的残余应力越大。当弹区比分别为0.6和0.8时，均能获得良好的成形效果。矫形段辊形曲线的设计为双曲线的形式，所得到的管材直线度可以达到0.12%，椭圆度可以达到0.06%，满足大型直缝焊管的工业要求。该工艺可实现大型直缝焊管直线度和椭圆度的协同调控，从而缩短生产工艺流程，提高矫形效率。

来源：2021年第10期

《机械工程学报》期刊编辑部

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