基于MSC.Marc的机械扩径有限元分析

基于MSC.Marc有限元分析软件对管件管端在机械扩径过程中的弹塑性变形进行研究。将管件机械扩径过程分为整圆、扩径变形和卸载3个阶段,管件在机械扩径变形过程中横截面的变形受多个工艺参数的影响,通过改变扩径模具半径和扩径模具边缘角半径进行了多组数据的模拟仿真。由模拟结果可知,管件与扩径模具边缘接触位置应力、应变最大,且呈现向两边扩散的趋势。通过对管件机械扩径的模拟,得到了最佳的扩径模具半径以及扩径模具边缘角半径,为实际加工提供了理论参考。

大口径管线钢管机械扩径工艺实验研究

机械扩径是制造管线用大口径直缝焊管的一个重要工艺环节 ,也是提高管线用大口径螺旋焊管管端质量的重要保障。本文就采用机械扩径工艺对大口径直缝焊管分段扩径、螺旋焊管管端扩径进行了实验研究。研究结果对开发我国大口径焊管机械扩径技术与装备具有指导意义。

模具扇形角对机械扩径成形过程的影响

同其它模具成形技术一样 ,在管线钢管的机械扩径工艺中 ,扩径模具工作部分的形状与尺寸 ,对成形过程具有重要影响。深入了解这两者之间的内在关系 ,是研究管线钢管机械扩径工艺的关键所在。本文运用大变形弹塑性有限元分析软件MARC ,对管线钢管机械扩径过程进行了数值模拟 ,着重分析了扩径模具的扇形角对扩径过程的影响 。

管筒形件的机械扩径成形条件

机械扩径是制造各种管筒形零件的有效方法之一。研究机械扩径技术 ,首先需要建立管坯在扩径过程中可以扩圆的整体屈服条件和可能扩裂的局部破坏条件。根据管坯的基本变形规律和主要特征 ,提出了在机械扩径过程中 ,管坯变形可以分为整圆和扩径两个阶段的概念。通过对这两个变形阶段的应力分析 ,建立了管筒形零件机械扩径时的整体屈服和局部破坏条件 ,即机械扩径成形条件。

锥形模机械扩径力计算与主要影响因素分析

研究了管材锥形模机械扩径的特点,分析了扩径过程中变形区的应力状态,建立了变形区单元体模型。采用金属塑性成形中求解变形力的主应力法,根据Mises屈服准则,考虑材料的加工硬化和弯曲应力的影响,推导出了机械扩径力的解析公式。在此基础上,考虑定径区摩擦力的影响,修正了计算公式,所得结果表明扩径力和扩径模具半锥角、模具与管材之间的摩擦因数、管材原始直径、管材壁厚、扩径系数以及模具定径区长度有关。扩径试验证明了扩径力公式的合理性与正确性。

扩径率和重叠量对机械扩径制品品质的影响

通过有限元数值模拟和实验 ,研究了扩径率和重叠量对制品品质的影响及其规律。结果表明 ,扩径率是影响制品横断面尺寸精度的一个主要因素。制品的椭圆度近似为扩径率的三次函数 ,且在 2 0 %附近有最小值 ;壁厚局部变薄量可以近似表示为扩径率的线性函数。

管筒形零件机械扩径工艺过程的成形参数优化

管筒形零件机械扩径最终制品的横断面尺寸精度和形状精度,不同程度地受到各种工艺参数、模具参数、材料性能参数以及摩擦条件的影响。机械扩径工艺设计的重要内容之一,就是针对特定的毛坯规格,合理选择各种成形参数并使其成为一种最优组合,以获得最佳的制品尺寸和形状精度。文章基于MSC.Marc非线性有限元分析软件和遗传优化算法,应用Python语言设计了机械扩径成形参数优化的遗传算法程序,通过对MSC.Marc软件的二次开发,实现了遗传优化算法与MSC.Marc软件的连接,为管筒形零件机械扩径工艺过程的成形参数优化提供了一种新方法。针对大直径管线钢管机械扩径工艺,得到了以最终制品形状精度(横断面圆度误差)为优化目标的扩径率、模具直径和模具边缘圆角半径等成形参数的最优组合。采用最优的成形参数组合,可以显著提高最终制品的横断面形状精度。

管筒形零件机械扩径工艺过程的多目标优化

管筒形零件的机械扩径成形过程是一个与管坯规格、管坯形状、材料性能、摩擦条件、变形程度、模具直径及其边缘圆角半径等诸多因素相关的塑性变形过程,其最终制品的尺寸和形状精度取决于这些参数的综合影响。在生产实际中,如何根据用户对制品尺寸与形状的精度要求来确定管坯规格、变形程度、模具尺寸等主要工艺参数,是机械扩径工艺设计的一个重要内容。它可以被抽象为一个在满足制品尺寸和形状精度要求条件下,寻求管坯规格等上述主要工艺参数最优组合的多目标优化问题。文章基于MSC.Marc非线性有限元分析软件和遗传优化算法,采用Python语言设计了基于加权组合法的遗传算法程序,实现了在多目标条件下对管筒形零件机械扩径成形工艺参数的优化。

大口径直缝焊管机械扩径成形机理研究

结合大口径直缝焊管机械扩径机组开发项目,分析了大口径直缝焊管机械扩径工艺的特点,利用有限元方法对机械扩径成形机理和成形过程进行了仿真,讨论了机械扩径对扩径设备的力能要求。在此基础上,对机械扩径的主要工艺参数及其对扩径质量的影响进行了详细的论述,为扩径机组的开发提供理论依据。

直缝焊管机械扩径工艺技术研究

阐述了大口径直缝焊管生产线中扩径工序的作用及机械扩径方式的优势,简析了机械扩径的胀形过程及行程设计方法,分析了决定扩径后钢管几何尺寸精度、残余应力状态和机械性能变化等质量指标的工艺技术参数,指出了扩径工具的结构和轮廓参数对获得良好的钢管扩径质量的意义,讨论了影响机械扩径力大小的因素,并给出了扩径力的简化计算方法。

管线用直缝焊管机械扩径及其影响因素研究

利用非线性有限元软件,采用平面应变模型和轴对称模型,分析了大口径直缝焊管的机械扩径成形机理,得到直缝焊管全长扩径过程中的横截面和纵截面上的变形特征图。详细讨论了影响直缝焊管机械扩径质量的扩径率、轴向重叠量、管坯的形状误差和扇形块(扩径模具)与管坯内壁的摩擦与润滑等关键因素的作用。分析结果表明,尽管机械扩径过程非常复杂,影响成管质量的因素很多,但上述关键因素对成管的质量影响较大,掌握这些因素的影响规律,在实际生产中可以获得很好的扩径效果。

大口径直缝焊管机械扩径工艺的研究进展

大口径直缝埋弧焊管在油气输送领域有着广泛的应用,掌握制造大型直缝焊管的核心技术——机械扩径技术对发展我国管线钢钢管制造业有着重要意义。介绍了大口径直缝埋弧焊管的机械扩径方法以及有限元仿真技术在大口径焊管机械扩径生产领域的近期研究成果,同时也探讨了大口径焊管机械扩径技术的发展趋势。

直缝埋弧焊管机械扩径影响因素分析

简述了直缝埋弧焊管扩径的作用和机械扩径工作原理,分析了扩径率、轴向重叠量、扇形块的数目、扇形块与钢管内壁间的摩擦与润滑等因素对直缝埋弧焊管机械扩径质量的影响。

铝管锥形模机械扩径变形区壁厚分布规律

研究了管材锥形模机械扩径变形区应力分布的特点,根据应力-应变关系,分析了变形区壁厚可能存在的分布规律,通过求解变形区应力分布,根据全量理论和体积不变原则,提出了变形区壁厚分布的解析式,基于该公式,分析了扩径系数和摩擦系数对壁厚分布的影响,结果表明,扩径系数较小时,摩擦系数对壁厚分布影响较小,变形区壁厚均减薄;当扩径系数较大时,变形区存在壁厚分界面,分界面之前(靠近模具前端)壁厚增厚,分界面之后壁厚减薄,并且摩擦系数越大,分界面半径越大。进一步数值模拟证明,该壁厚分布公式正确。

基于BP神经网络的机械扩径工艺参数预测方法

文章给出了一种基于BP神经网络建立管筒形零件机械扩径工艺参数与成形精度控制参数间的映射关系,并将其嵌入遗传算法以实现工艺参数优化的机械扩径工艺参数预测方法。所涉及的工艺参数包括扩径率、管坯横断面圆度和模具外径与制品内径之比;成形精度控制参数包括制品外径及其横断面圆度误差。该方法能够很好地预测材质为X52、规格为(406mm～720mm)×9mm的管线钢管机械扩径的工艺参数,并给出一个满足其成形精度要求的最佳工艺参数组合。

钢管机械扩径工艺研究

介绍了大口径直缝焊管机械扩径的优点、原理及扩径力的计算 。

单头机械扩径机拉力分析

本文通过对单头机械扩径机相互作用力及钢管屈服条件的分析,提出了扩径拉力计算公式。对此类设备的油缸拉力设计有一定参考价值。

焊接钢管机械扩径工艺和水压扩径工艺技术分析

详细阐述了焊接钢管机械扩径和水压扩径的定义与工作原理,结合生产实践着重从工艺技术角度分析了两者的异同,并对两种扩径设备的选用提出了相关建议。

锥形模机械扩径中失稳起皱分析与扩径力优化

研究了管材锥形模具机械扩径的特点,分析了扩径过程中失稳起皱的原因,建立了扩径变形区单元体力学模型,考虑材料扩径过程中的加工硬化,采用刚塑性直线硬化规律描述真实的应力-应变关系,通过主应力法推导出了锥形模机械扩径力解析公式,结果表明扩径力与摩擦系数呈近似线性增长关系,而模具半锥角在20°―30°之间存在一个使扩径力最小的最优值,并且最优值随摩擦系数的增大而增大。进一步,通过试验研究和数值模拟证明了结论的正确性。

德国SMS Meer公司机械式扩径机的控制系统及原理

介绍了渤海装备巨龙钢管有限公司引进的机械式扩径机的控制系统与原理,以及扩径工序的过程等。详细阐述了该扩径机扩径时主油缸的动作过程控制、钢管长度测量和扩径步数的计算与分配、夹持小车和传送辊的步进控制以及3个钢管输送辊的升降控制等。运行状况表明,该扩径机控制系统性能稳定,自动化程度高,报警及各种设备保护齐全,运行稳定,但存在系统结构复杂、维修维护比较繁琐的问题。