三辊斜轧穿孔工艺的数值模拟与实验分析.pdf

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1、《热加工工艺》2014年5月第43卷第9期●锻压技术●三辊斜轧穿孔工艺的数值模拟与实验分析王付杰--一。双远华。胡建华‘。孙京超，王清华(1．太原科技大学机械工程学院，山西太原030024；2．运城学院机电工程系，山西运城044000)摘要：针对三辊斜轧穿孑L工艺的特点，利用有限元方法对其工艺进行了模拟，分析了管坯在三辊穿轧过程中等效应变、等效应力分布以及轧辊扭矩、顶头受力的变化情况。将模拟结果与实验结果进行对比，模拟结果与试验结果基本吻合，可以作为新工艺开发和理论研究的参考。通过实验进一步分析了生产中存在的尾环、轴承失效等故障原因，可为设备的设计和

2、工艺改进提供指导。关键词：三辊斜轧穿孔；无缝钢管；尾环；轴承中图分类号：TG335文献标识码：A文章编号：1001—3814(2014)09．0095．04NumericalSimulationandExperimentalAnalysisofThree-rollCrossPiercingProcessWANGFujie，SHUANGYuanhua，HUJianhua，SUNJingchao，WANGQinghua(1．SchoolofMechanicalEngineering，TaiyuanUniversityofScienceandTechnol

3、ogy，Taiyuan030024，China；2．DepartmentofMechanical&ElectronicEngineering，YunchengUniversity，Yuncheng044000，China)Abstract：Aimingatthecharacteristicsofthree-rollrotarypiercingprocess，theprocesswassimulatedbyusingthefmiteelementmethod．Theequivalentstrainandequivalentstressdistribut

4、ionaswellasrolltorqueandtopforceofthetubeblankwereanalyzed．Comparedthesimulationresultswiththemeasureddata，thesimulationresultsagreewellwiththetestresults，whichCanprovideareferencefortheoreticalstudiesandthedevelopmentofnewprocesses．Thereasonsfortailringandbearingfailureswerefu

5、rtheranalyzedthroughexperiment，whichCanprovideaguidingforequipmentdesignandprocessimprovement．Keywords：three—rollcrosspiercing；seamlesssteeltube；ringtail；bearing自曼内斯曼(Mannesmann)兄弟发明斜轧穿孔机斜轧穿孑L工艺及理论的重要工具之一。大大降低了以来。二辊斜轧穿孑L获得了广泛的应用．并且一直沿试验周期．为开发新工艺、研究管材成形理论等提供用至今，而当时三辊斜轧穿孑L技术并不成熟．

6、直到了便利[2]。目前关于管材成形的模拟主要集中在二20世纪60年代后期英国、美国才将三辊穿孔机用辊穿孑L方面．如波兰的ZPatert3]等成功建立了狄塞于生产，并获得成功。企业经过多年的生产实践积尔(Diescher)穿孔机穿孑L过程的三维模型，日本的累了丰富的经验，同时发现三辊穿孔工艺中的一些KazutakeKomorit41~lJ用刚塑性有限元方法对曼内斯不足，如穿孑L轧制尾三角、尾环、表面缺陷、轧辊轴承曼穿孑L机的穿孔过程进行了研究。三辊斜轧棒材方失效[等。由于缺乏对三辊斜轧穿孔工艺系统的研面，EIPanoV圈对三辊斜轧棒材进行了相关的模拟。

7、究，大多仅是进行定性的分析，针对这些问题对三辊在现有研究基础上．本文主要利用有限元软件斜轧穿孑L工艺进行深入的分析和实验．另外研究三Deform对三辊斜轧穿孑L过程进行数值模拟．并进行辊斜轧穿孔工艺为开发新型的斜轧工艺和设备做好了实验研究。前期工作。1三辊斜轧穿孔过程的有限元模型计算机技术的发展，使数值模拟成为研究三辊三辊斜轧穿孔的有限元模型是由DefoITn软件收稿日期：2013-07．15完成。模型由三个相同的桶形辊、顶头、芯棒、管坯组基金项目：国家自然科学基金资助项目(0954003)；山西省青年科学基成，如图1所示。金资助项目(0120210

8、19．4)；山西省回国留学人员科研资助在数值模拟中，对于管坯采用刚塑性材料模型，项目(2012．074)同时