无缝钢管近净下料新工艺及实验研究

《无缝钢管近净下料新工艺及实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学术论文无缝钢管近净下料新工艺及实验研究*赵仁峰,周憬钰,李言,高辛勤,肖旭东,杨振朝（西安理工大学机械与精密仪器工程学院，西安710048）[摘要]针对管材的近净下料问题，给出一种基于疲劳断裂机理的新型近净下料工艺。完成了近净下料机和控制系统的实验平台搭建，利用径向循环偏心加载和管材表面缺口的应力集中效应，通过变频调速改变下料模具加载速度，控制在不同下料阶段对管材的加载频率，实现管材的疲劳断裂，完成近净下料。实验结果表明，该近净下料方法切实可行，能满足工业生产中中小直径厚壁管的下料要求。[关键词]管材；精密下料；应力集中；控制曲线[中图分类号]TG316.1[

2、文献标识码]A[文章编码]1003-5451（2017）05-0023-04ExperimentalStudyofThick-WallTubesNewPrecisionBlankingTechnologyZHAORen-feng,LIYan,ZHOUJing-yu,etal.（Xi'anUniversityoftechnology,Collegeofmechanicalandprecisioninstrumentengineering,xi'an,710048）[Abstract]Atypeofnear-netblankingmethodwasproposedb

3、asedontubesblanking.Theexperimentplatformincludingnear-netblankingmachineandcontrolsystemwascompleted.Usingtheradialcycliceccentricloadingandstressconcentrationeffectoftubesurface,tubesprecisionblankingwasachievedbychangingmouldrotationspeed.Thefatiguefractureofpipesandcompletingnear

4、netwererealized.Theexperimentalresultsshowthatthetypeofprecisionblankingtechnologyisfeasible,anditcansatisfyrequirementsforthick-walledtubeswithmiddle-smalldiameterintheindustrialproduction.[Keywords]tube;precisionblanking;stressconcentration;controlcurve当前，我国大部分企业仍普遍采用锯片或砂轮片的管材下料工艺和

5、下料机理需要进一步的探索和完来切断管材，此方法的缺点是金属浪费严重，噪声大，善。[1-5]而且毛刺比较长。剪切加工是一种经济的下料方本文采用的新型下料方法，是一种近净成形下料法，它无废料损失且生产效率高，特别适合大批量生工艺，该下料方法巧妙利用管材表面所预制环形缺口产，但管材是空心结构，径向冲击、受压很容易变形，的应力集中效应来进行断裂分离，使裂纹沿着环形缺采用普通剪切下料法生产的毛坯精度较低，不能满足口所在的截面处萌生并扩展，实现低周疲劳低应力精[6,7]精密成形的要求。目前，针对棒料发展了多种精密下料。本文将疲劳下料原理与实验相工艺结合的方密下料新方法，管材

6、的下料有诸如带芯棒剪切的研究法，研究了对40Cr管材进行下料时，加载频率及控制[8,9]，但是该方法会使管材断面会产生压塌、撕裂等缺曲线对断面的影响规律。获得了理想的下料效率，并陷，相对来讲，其他管材的下料工艺研究较少，所以新获得了较好的断面质量。*国家自然科学基金资助项目（51575443），陕西省教育厅专项计划资助项目(16JK549)作者简介：赵仁峰（1983-），男，博士，讲师，主要研究方向为先进制造技术。·23·无缝钢管近净下料新工艺及实验研究式中：Δσ——疲劳应力幅；1低周疲劳精密下料原理a0——裂纹长度；Y——疲劳应力幅；图1为径向加载式棒管材精密

7、下料机原理图。该ΔKth——疲劳裂纹扩展门槛值。工艺利用管料表面所预制的环状缺口的应力集中效应管材下料过程中所受弯矩的作用如图3中所示，以来进行断裂分离，使疲劳裂纹萌生于环状缺口根部处，V形缺口的槽深t、张角α和槽底半径ρ作为V形缺口并随之扩展直至断裂，从而实现低周疲劳低应力精密下的几何参数，在平面应变状态下管材受弯曲载荷时V形[9,12]料。管料约束被夹具固定，下料端受到力F作用时，管缺口尖端附近的应力场表示为:料的中心轴会有一定角度β的偏移。随着周向作用力在管料径向的持续作用，管料环状缺口根部会萌生微裂纹，裂纹扩展直至断裂。图3管材受弯矩原理图Kθθ3θρ

8、3θσ=√I[cos