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    輥彎成型異形管角部硬度變形規律的研究

    發布時間:2023-04-11 14:11 瀏覽次數:214
    摘要:通過對冷彎成型異管角的研究,分析總結出其變形規律。在生產異型管時,避免產生不利因素。

    主題詞:輥彎成型異型管加工硬化應力分析

    序言:由圓管加工成方矩形管的輥式冷彎成型的主要變形方式為橫向彎曲變形,而彎曲最大的部位是方矩形管的角部。為此,我公司對焊管Q235成型的各種規格方矩型管進行許多試驗,利用硬度儀對現有的方矩形管產品的內外角進行硬度分析。從對方矩形管的成型進行受力分析可知,角部主要變形為彎曲變形,另外附加變形有縱向拉伸變形、扭曲變形等。
    試驗條件:實驗中所用設備如圖1所示,采用試樣材質為Q235
    試驗目的:采用同一鋼種、不同批次、不同外徑尺寸的材料制成不相同成品的方、矩形及異型管的形狀,尺寸和角部成型后的硬度進行測試比較。表1為試驗條件。
    試驗結果和考察:加工后不同位置的硬度比較:取-矩形管為樣,分別在角部、平直段取樣(如圖2所示)做硬度測量,其結果如下表2、3和圖3、4、5所示。

    表2  1#、2#樣周向硬度分部

    原料焊接圓管外部的硬度分布如下:

    通過以上的圖表數據可以分析出如下結果:
    比較1#、2#式樣的硬度,1# 式樣的硬度值高于2#試樣,主要是因為1#試樣在變形過程中有彎曲部分,變形量較2#試樣大,由于加工硬化作用使Hv1#> Hv2#, 且在1#、2#試樣中,Hv內> Hv外> Hv中>;就1#、2#試樣相比, 2#的硬度分布均勻,1#硬度外層起伏較大,這主要是因為1#是角部,變形量大,內外表層表面應力狀態不同。外表面為拉應力,內表面為壓應力。內層二向壓應力使微觀晶粒組織變的細小致密,由于晶粒細化作用則內層硬度最高;在外層受兩向拉應力,使之微觀結構變得細長,內應力增加,硬度也較高;而中部由于是冷彎生產,只有最外層扎輥施力使之變形,因此彎曲變形作用-般滲透不到中層,故硬度也較低,使之從斷面上看,內、中、外變形不均,硬度呈現內高,外次之,中心層最小現象。就成品與原料相比,原料硬度分布均勻,,成品分布不均勻且硬度值較高,同樣還是由于加工硬化,金屬流動不均勻性造成的。其平均的硬度差值如下:

    內表層: Av方矩型管-Av 圓管=158
    外表層: Av方矩型管-AV 圓管=90
    中心層: Av方矩型管-AV 圓管=52
    對于復雜截面的異型管(如圖6所示)
    角部硬度分布情況見下面7、8、9、10和表3、4


    表4 2#樣周向及徑向硬度分布表






    由以上圖表可見大變形的異型管較普通的方矩型管硬度

    分布規律性不明顯。1# 樣件其角部近90度變形量較2#

    樣件小,其規律較明顯,周向硬度排布為:內層硬度>外

    層硬度>中心層硬度,而變形量較大的2#樣件它的周向

    硬度分布較雜亂,總的趨勢為:內層硬度>外層硬度>

    中心層硬度。其間各層間硬度大小有交叉現象,主要是因

    為變形量過大,金屬流動不均勻。



    從圖中曲線可看出,在每一條曲線上都有內、中、外層的點,曲線的起伏也就可見三層硬度大小的不同。該曲線圖反映的規律同周向硬度分布情況一樣:一般為內層硬度最高,外層次之,中心層最小。
    1#樣件反映的該規律較明顯,2#樣件稍有區別之處即左端一條經向曲線表現得中心層處硬度不是最小的,這主要是2#樣件是異型管中小角部,它的變形量最大,因此徑向中心層也能滲透到內外層的變形,也有-定的硬化作用,硬度提高。而且變形量次之則反映的規律正常。
    結論:根據以上的結果歸納如下主要變形規律:角部的硬度普遍高于平直部,且試件內層硬度最高,外層次之,中心層的硬度最低。但對于異型管有時中心層硬度并不比外層低,這是因為變形量大,金屬流動不均勻的緣故。

    參考文獻
    1.冷彎成型角部變形規律研究。日本塑性加工學會論文集。
    2、李國忠,王長春。冷彎型鋼變形特征分析及實驗測定。江蘇冶金,1990.6.2


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