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应力模拟结来和应变模拟结果

时间:2014-03-04 16:30:05 来源:http://51hbg.com 点击量:1146

轧件靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦力被拽人到辊缝中,进而发生变形。厚壁无缝钢管进入辊缝后首先与孔型侧壁相接触,二辊接触点为4个,三辊接触点为6个

  轧件靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦力被拽人到辊缝中,进而发生变形。厚壁无缝钢管进入辊缝后首先与孔型侧壁相接触,二辊接触点为4个,三辊接触点为6个;紧接着钢管发生压扁变形;然后,钢管紧贴芯棒,发生塑性变形;*后,钢管进入塑性变形阶段,截面发生明显变化,*终由非稳定轧制阶段过渡到稳定轧制阶段。这就使得变形区轧件横断面上的应力出现分区现象,有的区域受到轧辊和芯棒的同时作用;有的区域仅与轧辊接触;还有些区域和工具没有接触。而且随着轧件的前进,横断面上的区域及各区域处的应力还在不断变化。
    为二辊与三辊轧制过程中应力截面图。分别为二辊与三辊轧制过程中特殊单元的位置及这些特殊单元的受力情况。二辊PM孔型的单位压力分布首先从轧辊与轧件的咬人压扁位置开始,单位压力逐渐从咬人点沿着孔型周边向槽底和槽口开始扩展,直到轧件和轧辊完全接触,整个应力动态分布是不均匀的,其特殊位置单元的应力振幅为216.58MPao三辊PQF轧机单位压力也是先从轧件与轧辊侧壁的咬人压扁段开始,随着轧件的咬人,单元轧制力逐渐变大,其特殊位置单元的应力变化振幅为123. 14MPa。二者相比,三辊PQF轧机轧制过程中的应力分布均匀、变化振幅较小,这样就降低了拉裂、拉凹缺陷的发生几率。
    应变模拟结果
    由于在孔型设计中不可避免地产生不均匀变形,从而产生附加拉应力。从管子内表面接触芯棒起,管壁压下变形主要发生在孔型顶部,孔型开口处管壁金属得不到加工,或只由于孔型顶部金属延伸对开口处金属施加以横向附加拉应力而使其壁厚稍许减薄,就是说在孔型顶部的管壁延伸*大,在孔型开口处
管壁的延伸*小,结果导致荒管横向壁厚不均匀性增加,并使开口处管壁金属受轴向附加拉应力作用,这种应力是由于孔型周围的金属流动而产生延伸并作用在辊缝上所引起的。如果拉应力过大达到临界值,就会导致荒管壁厚变薄甚至拉裂。这是二辊孔型在实际应用当中出现不均匀变形的主要特征。
    为二辊MPM和三辊PQF两个机架连轧时变形区应变分布情况。时间轴上前面的一组曲线为*机架应变分布,后面的一组为第二机架应变分布。从中可以看出,二辊MPM*机架辊底处塑性应变*大,其值为0.835,沿孔型周边从辊底向辊缝方向,应变逐渐减小,在邻近辊缝处达到*小,其值为0.310,而且*大塑性应变差较大为0.525。因此辊缝处受到较大的轴向拉力,容易出现拉裂缺陷。由于孔型开口部分凸缘管壁得不到加工,槽底部分金属又横向宽展,所以辊缝处的管壁偏厚,横剖面上的壁厚不均匀十分严重,辊缝处凸缘较大。当进人第二机架连轧时,由于前一机架辊缝处的凸缘进人第二机架变为辊底,对应的应变值*大为1.7261,辊缝处的应变值*小为1.0075,*大塑性应变差值为0.7186。此结果表明,前一机架辊缝处的凸缘使第二机架的不均匀变形加剧,进而孔型开口处的轧件所受附加拉
应力增大,导致出现拉裂等缺陷的几率加大。由于前一机架辊缝处有较大的凸缘,在毛管进人第二机架时,管子横断面基本已经接近椭圆形。而且相邻机架孔型互成900排布,所以,横断面_h壁厚*厚的凸缘部位正好进人下一机架的孔型顶部,延伸量*大,使开口处的管壁所受到的拉力将会更大,从而导致壁厚变薄或拉裂缺陷的发生。