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。

扩径力与扩径行程的主要影响因素和计算方法

机械扩径是现代管线钢管制造方法的一项关键技术 ,包括扩径工艺和扩径装备两个方面。扩径力和扩径行程是机械扩径工艺的两个主要参数 ,也是开发机械扩径装备的重要依据。由于缺乏对机械扩径工艺的系统研究 ,准确计算扩径力和合理确定扩径行程 ,已经成为制约我国管线钢管制造技术发展和进步的主要技术障碍之一。本文针对现有扩径力计算方法的不足 ,在考虑变形程度及刚端影响的基础上 ,提出了一个新的扩径力计算公式 ;并且基于管坯的扩径过程可分为整圆和扩圆两个变形阶段的特征 ,分别给出了整圆、扩圆阶段的行程计算公式。此外 ,本文还通过实验与数值模拟相结合的方法 。

焊管机械扩径力的计算

针对扩径工艺中扩径力计算过程中计算值与实际值存在较大差距的问题,在已有研究成果基础上,采用主应力法对厚壁钢管冷扩胀变形过程进行了分析,根据材料M ises屈服条件,推导出扩径力的计算公式。并通过对直径为1 016 mm,壁厚17.5 mm,材质为X70的钢管取样进行试验,验证了计算公式。结果表明,推导出的扩径力计算公式计算精度可控制在15%内,满足工程计算要求。

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。

圆管扩径过程的变形分析

根据塑性流动理论,推导了圆管扩径过程厚向压变形与环向拉变形之比η的计算方法。进行了圆管扩径试验,按实测的扩径力反算了接触面的摩擦系数。提出了一种采用平均扩径系数,避免数值积分方法的η值工程算法。试验和计算结果表明,η值随扩径系数增大而减小;随顶锥锥角增大而增大。厚环向变形比的计算值和测量值符合较好。两种计算方法的结果相当一致。

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。

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 。

旋转导向钻井工具执行机构推靠力规律分析

通过对旋转导向钻井工具执行机构柱塞个数大于2时其导向力、扩径力的分析研究,提出了"柱塞角"、"富裕角"和"间歇角"的概念,得出了工具的"柱塞"个数、工作中最多同时起作用的"柱塞"个数和导向力、扩径力之间的一般规律,指出最多的有效作用"柱塞"个数最好为大于"柱塞"总数的一半的最小整数,进一步为旋转导向钻井工具导向力优化设计及执行机械结构优化提供了理论依据。

燃气动力压力焊套管补贴装置焊接压力的分析

针对油田存在油井套管破损的现象,设计了一种燃气动力压力焊套管补贴装置,并介绍了其工作原理。该装置中金属锚扩径是影响焊接压力的主要因素,因此,通过对锥套和金属锚关键部件进行力学分析计算得到不同锥角金属锚的扩径力,再利用ANSYS对金属锚进行应力应变分析得出最佳锥度角,使金属锚在施加载荷后所产生的塑性变形最大,以达到套管焊接补贴的焊合性要求。