皮尔格冷轧管机轧制过程工艺优化

针对高速皮尔格冷轧管机轧制过程中轧制力波动及峰值大的问题,基于有限元仿真的方法,提出皮尔格冷轧工艺优化方案。首先,以316L不锈钢为研究对象,建立皮尔格冷轧管机冷轧过程三维有限元模型,分析了皮尔格冷轧管机轧制过程管坯外径与轧制力变化;其次,系统分析了皮尔格冷轧的轧制过程中送进量、管坯转动角度及辊缝间隙等工艺参数对轧制力的影响;最后,优选合理工艺参数,降低轧制力峰值及波动量。研究结果表明:316L不锈钢管坯在进入压下段后,轧制力及管坯轧制应力急剧增大;正反行程轧制力峰值及轧制力波动量随送进量增加而增大;当回转角度增大时,正行程轧制力峰值逐渐减小,而反行程轧制力峰值则先减小后增大,波动量在保持稳定后急剧增大;当辊缝间隙过大时,轧制力峰值呈现先增大后减小的变化趋势,前后行程轧制力波动量趋于稳定;当正行程送进量为6 mm,反行程送进量为1.5 mm,回转角度为55°,辊缝间隙为2 mm时,轧制力峰值降低23%,波动量减小至100 kN。

孔型设计对皮尔格冷轧316L不锈钢管塑性变形的影响

为满足皮尔格冷轧316L不锈钢管的高精度轧制技术需求,依据舍瓦金和米尔孔型设计原则,构建了两种轧辊孔型设计方案,并采用ABAQUS软件建立了多行程周期皮尔格冷轧过程的三维非线性有限元模型,模拟分析了316L不锈钢管从荒管到成品管轧制全程的金属塑性变形行为、轧制力演化及轧后残余应力分布等规律。结果表明,两种孔型的轧制力相当,管材应变随轧制进程逐步增加;采用米尔孔型时管材金属随周期送进和旋转发生了环向扭转,而采用舍瓦金孔型的金属环向塑性流动均匀,使得舍瓦金孔型轧制后管材的径向和环向残余应力相对较小。316L不锈钢管皮尔格冷轧后的尺寸及残余应力测试结果与计算结果一致,验证了数值模型的可靠性。

新型三辊周期冷轧管机探究

从结构设计、传动系统、轧辊孔型设计等方面分析了LG型和LD型周期式冷轧管机在生产过程中存在的问题,提出了一种能够满足更高轧制需求的新型三辊周期冷轧管机的设计方案。该新型三辊周期冷轧管机采用直线往复式行星减速机,解决了传统轧管机传动效率低、传动链长、震动大、设备占用空间大等缺点;采用了新型三辊轧制孔型,提高了成品管的精度,满足大变形、高精度轧制需求;通过优化整体结构,解决了传统开式机架刚度低、受力集中、长期使用易出现金属疲劳变形的问题。

基于DEFORM-3D的皮尔格冷轧不锈钢管有限元模拟及分析

根据皮尔格冷轧过程的特点,应用DEFORM-3D软件建立了皮尔格冷轧304不锈钢钢管有限元模型,其中包括运动、摩擦、接触等重要边界条件,并对冷轧过程进行仿真。获得了各个变形阶段不同截面的变形规律,轧制过程中轧制力和应力分布规律以及金属流动情况。将有限元模拟结果与实验结果进行对比,两者基本吻合,模拟结果可供皮尔格冷轧成形工艺设计和实际生产进行参考。

皮尔格冷轧管横向壁厚精度分析

基于设计的轧辊孔型,使用三维有限元分析软件Simufact,对28Ni Cr Mo V8.5钢管典型规格准16 mm×1.5mm皮尔格冷轧过程进行了数值模拟。研究了不同摩擦系数及孔型开口系数对冷轧管横向壁厚分布及精度的影响规律。结果表明:钢管的横向壁厚分布是不均匀的,在孔型开口及孔顶处出现最小值,在孔型侧壁角45°两侧出现最大值。随着摩擦系数和孔型开口系数增大,不均匀的横向壁厚变得更加严重。当轧辊与轧件的摩擦系数由0.080增大到0.095时,冷轧管的横向壁厚精度由5.51%变到6.98%;当孔型开口系数由0.051增大到0.061时,横向壁厚精度由5.51%变到8.11%。

高性能管材二辊皮尔格冷轧成形研究动态及存在问题

如何实现高性能轻量化管材的成形成性一体化协同制备一直是航空航天等先进制造领域迫切需要解决的关键难题之一。相比拉拔和挤压等工艺,二辊皮尔格冷轧兼具3向压应力和局部渐进增量成形的加载特点,具有大变形、表面质量好及尺寸精度高等优势,是高性能难变形材料管材制备最有效的手段之一。然而,皮尔格冷轧是一个多行程、非稳态和多因素、非线性的复杂成形过程,工艺流程和模具参数设计不合理或波动极易导致产品精度和性能出现严重波动。在简述二辊皮尔格冷轧成形原理和特点的基础上,着重从宏观不均匀变形和细观织构演变两个方面综述了二辊皮尔格冷轧成形的研究动态。基于上述研究动态分析,总结提出了实现二辊皮尔格冷轧过程成形成性一体化协同控制尚待解决的科学问题和技术挑战。

新型两辊高速冷轧管机

国内首次开发并投入生产的新型全自动化两辊高速冷轧管机采用多台交流伺服电机进行多点驱动和多轴同步联动的方式实现回转送进,用两个芯棒卡盘和管坯卡盘交替工作实现连续上料、送进和轧制,采用双轴扇形块惯性力平衡系统实现高速轧制。该轧机产量高,产品精度好,整体装备水平达到国际先进水平。

二辊周期式冷轧管机孔型与轧制力电算程序设计

介绍了用电算方法进行二辊周期式冷轧管机孔型设计的基本原则，编制了孔型设计和轧制力电算程序，给出了电算实例。该电算程序具有运算速度快、结果准确等优点，适合于冷轧钢管和有色金属管材生产。

皮尔格冷轧无缝钢管成形工艺参数及力学研究

皮尔格冷轧无缝钢管工艺参数基本依靠经验选取,其选择不当会导致管材产生缺陷。基于此,本文选取304不锈钢冷轧重要工艺参数--送进量、回转角度和Q(变形压下段和精整段长度的比例)值,通过全流程数值仿真分析了成形过程中管材的力学及成品尺寸的变化规律。结果表明,皮尔格冷轧过程中轧制力、管材等效应力、残余应力以及外径回弹量均随着送进量和回转角度的增大而增大,随着Q值的减小而增大。

周期式冷轧管机的发展

叙述了周期式冷轧管机国内外开发、研制的历史和现状。介绍了典型型号的周期式冷轧管机的技术参数,结构特点及目前应用情况。

锆合金管材两辊冷轧的轧制力模型建立和应用

管材皮尔格两辊冷轧过程中的轧制力影响成品管材的尺寸精度、轧制模具寿命以及轧制过程的稳定性。本研究基于Neumann-Siebel轧制力计算方法,考虑了轧辊弹性变形和空减径对轧制力的影响,依据Hitchcook方程对其进行了修正,利用Matlab软件建立了皮尔格两辊冷轧过程中的轧制力计算模型,并以KPW25轧机轧制Zr-4合金管材的轧制过程为研究对象,通过实验验证了该模型的可靠性。以R6072锆合金管材轧制为例,通过该轧制力计算模型分析了孔型曲线、管坯壁厚、送进量和摩擦对轧制力的影响。结果表明:轧制力在空减径段缓慢增加,进入减径减壁段后迅速增加至峰值,之后缓慢降低;孔型曲线对轧制力的分布有显著影响,当孔型指数等于2.0时,轧制力分布最为合理;轧制力随管坯壁厚、送进量和摩擦力的增大而增加。

冷轧不锈钢无缝管材孔型设计优化系统

分析了二辊周期钢管冷轧的具体过程及特点,编制了一套孔型设计优化系统软件并对其使用方法和具体界面做了简要介绍,还给出了二辊周期钢管冷轧模具系统三维模型的绘制方法。

新型三辊皮尔格曲面构型设计方法及成形效果分析研究

目前,冷轧管机市场主要由两辊锥形辊型和三辊周向同圆辊型的冷轧管机构成。两辊锥形辊型冷轧机具有道次变形量大,产量高的特点,但其产品精度低;三辊周向同圆的辊型冷轧机具有轧制精度高的特点,但道次变形量小。因此,以传统两辊锥形辊型设计方法为研究对象,结合三辊周向同圆的辊型断面设计方法,构建一种新型三辊皮尔格曲面构型设计方法,用于解决传统两辊锥形辊型冷轧机产品精度低的缺陷。借助有限元仿真软件,对两辊锥形辊型和新型三辊皮尔格曲面构型辊型轧制AZ31镁合金管材进行完整的仿真,通过对比圆整度、轧制力、三向应力、残余应力、回弹量等关键数据,得到新型三辊皮尔格曲面构型轧制出的管材全面优于两辊锥形辊型轧出的管材的结论。

皮尔格冷轧304不锈钢管组织及性能研究

通过皮尔格轧制实验和数值仿真技术相结合的方法对304不锈钢管成形过程进行研究,借助金相显微镜与拉伸实验,重点分析304不锈钢管成形过程中组织演变及力学性能的变化规律。结果表明:成形时管材上任意点处的金属流动方向处于不断变化的过程,晶粒内部流线呈无规则分布;内壁所受的等效应力要大于外壁所受的等效应力,内壁组织剪切滑移带更为明显,变形程度更加剧烈,轧制过程中发生碎化,钢管平均晶粒尺寸减小;钢管在轧制过程中维式硬度值不断增大,由轧前的236 HV增加到403 HV,且屈服强度和抗拉强度也随着轧制的进行而增大,分别由轧前的352和794 MPa提高至轧后的745和1209 MPa。

二辊周期式双回转双送进冷轧管机轧制力分析

研究冷轧管机的轧制力为正确地确定变形参数和主传动电机功率提供理论依据 ,对双回转双送进冷轧管机孔型进行分析的基础上 ,以不锈钢和紫铜为例 ,计算了一个轧制周期中正、返行程的轧制力 ,并分析了轧制力与变形程度、轧制力与送进量间的关系。

周期冷轧辊孔型数控车削加工分析

本文分析了皮尔格(亦称周期)冷轧辊孔型的几何特征,提出了利用数控车削方法加工的方案,从提高精度和效率的角度对加工路径进行了比较选择,对工作曲线进行了优化设计,采用了较为高效的组合拟合曲线方法,取得了良好的使用效果。