1、薄 壁 直 缝 焊 管 辊 式 成 型 质 量 的 研 究 与 应 用樊 立 奎(辽 宁 省 锦 州 市 焊 管 厂 121000)摘 要 介 绍 了 薄 壁 直 缝 焊 管 辊 式 成 型 机 理 , 通 过 对 圆 周 成 型 法 和 边 缘 成 型 法 的 理 论 分 析 ,用 综 合 弯 曲 法 成 功 地 对 成 型 辊 轮 进 行 了 改 造 设 计 , 保 证 了 带 材 成 型 质 量 , 取 得 了 较 好 的 效 果 。主 题 词 薄 壁 钢 管 精 密 钢 管 直 缝 焊 钢 管 焊 管 机 成 型 质 量 应 用1 概 述焊 管 的 辊 式 成 型 是 指 横 断 面
2、上 不 等 曲 率弯 曲 和 纵 向 连 续 运 行 的 综 合 过 程 , 而 带 材 的弯 曲 则 是 一 个 多 向 受 力 的 变 形 过 程 1 。在 直 缝 薄 壁 焊 管 的 成 型 中 , 直 缝 薄 壁 焊管 的 成 型 要 比 厚 壁 焊 管 困 难 的 多 , 主 要 影 响带 材 成 型 和 焊 接 质 量 的 因 素 是 带 材 边 缘 的 伸长 和 回 弹 , 这 种 伸 长 和 回 弹 是 和 带 材 的 机 械 、物 理 性 能 (抗 拉 强 度 、 延 伸 率 、 硬 度 等 ) 相 关的 。 薄 壁 管 的 壁 厚 与 外 径 之 比 越 小 , 则 其 边
3、 缘的 不 稳 定 性 就 越 大 , 当 带 材 边 缘 在 成 型 时 所产 生 的 伸 长 达 到 一 定 程 度 后 , 后 期 成 型 由 于边 缘 不 稳 定 就 会 在 边 缘 形 成 边 部 浪 形 , 叫 做边 部 纵 向 瓢 曲 2 。 因 此 , 主 要 是 解 决 边 部 纵 向瓢 曲 问 题 , 应 从 工 艺 上 采 取 措 施 限 制 带 材 边缘 的 相 对 伸 长 , 增 加 带 材 边 缘 的 稳 定 性 。2 设 备 及 带 材 成 型 方 法薄 壁 直 缝 焊 管 的 成 型 是 在 我 厂 引 进 的 日本 T IG 焊 管 机 上 进 行 的 , 该
4、 机 主 要 由 以 下 三部 分 组 成 :(1) 前 部 变 形 由 开 口 成 型 段 的 三 组 水 平主 动 辊 和 四 组 被 动 立 辊 组 成 , 主 要 是 对 带 材粗 成 型 ;(2) 中 部 成 型 是 由 闭 口 成 型 段 的 两 组 水平 主 动 辊 和 两 组 被 动 立 辊 组 成 , 它 可 使 粗 成型 带 材 由 开 口 孔 顺 利 进 入 闭 口 孔 成 型 ;(3) 后 部 整 形 定 径 段 由 三 组 水 平 主 动 辊和 两 组 被 动 立 辊 组 成 , 对 成 型 后 的 管 坯 进 行外 圆 尺 寸 校 正 和 保 证 管 材 焊 接 质
5、 量 。该 机 组 主 机 (包 括 焊 接 耐 热 辊 一 组 )共 由十 七 组 辊 轮 组 成 , 主 机 配 置 如 图 1 所 示 。它 采 用 多 组 合 理 的 弯 曲 变 形 辊 轮 , 成 型图 1 焊 管 机 主 机 布 置 图1 电 动 机 2 主 联 轴 器 3 减 速 机 4 带 材 入 口 导 卫 装 置 5 小 联 轴 器 6 齿 轮 箱7 主 动 成 型 辊 轮 8 传 动 轴 9 被 动 成 型 辊 轮 10 焊 接 耐 热 辊 轮 11 焊 枪 12 增 加 被 动 辊 轮 13 传 动 花 键 轴34第 22 卷 第 6 期 樊 立 奎 : 薄 壁 直 缝
6、 焊 管 辊 式 成 型 质 量 的 研 究 与 应 用质 量 较 好 ; 并 且 辊 轮 调 整 方 便 , 通 过 调 整 辊 轮能 充 分 控 制 焊 缝 质 量 。日 本 T IG 薄 壁 直 缝 焊 管 成 型 机 的 变 形方 法 与 国 产 设 备 略 有 不 同 , 它 在 带 材 进 入 封闭 孔 前 增 加 了 被 动 立 辊 数 量 , 并 利 用 增 加 的立 辊 向 带 材 边 部 施 加 变 形 力 , 保 证 其 周 向 变形 力 与 带 材 边 部 移 动 方 向 一 致 , 使 边 部 弯 曲变 形 得 到 改 善 。3 带 材 成 型 与 设 计3. 1 带
7、 材 成 型 原 理日 本 T IG 薄 壁 焊 管 机 的 成 型 采 用 的 是圆 周 弯 曲 法 。 我 们 在 实 际 生 产 中 发 现 , 薄 壁 管在 该 机 上 成 型 还 存 在 不 足 。 带 材 在 成 型 过 程中 稳 定 性 较 差 , 易 产 生 游 动 , 焊 缝 容 易 扭 转 ,边 缘 相 对 伸 长 大 于 边 缘 弯 曲 法 。 因 此 , 对 薄 壁焊 管 辊 式 成 型 进 行 了 深 入 的 研 究 和 探 讨 , 重新 设 计 加 工 成 型 辊 轮 , 并 完 善 辊 轮 配 置 , 采 用边 缘 和 圆 周 综 合 弯 曲 法 来 对 带 材
8、进 行 成 型 。综 合 弯 曲 法 是 以 成 品 管 半 径 为 边 缘 弯 曲半 径 , 将 带 材 边 缘 弯 曲 到 某 一 变 形 角 W。 并 且W在 以 后 的 各 成 型 辊 轮 上 基 本 保 持 不 变 , 而带 材 中 间 部 分 的 弯 曲 成 型 则 按 圆 周 弯 曲 法 进行 变 形 分 配 。 这 种 成 型 方 法 同 时 具 有 边 缘 弯曲 和 圆 周 弯 曲 的 效 果 。 变 形 均 匀 合 理 , 成 型 过程 稳 定 , 边 缘 相 对 伸 长 小 , 成 型 质 量 好 , 特 别适 合 于 薄 壁 焊 管 成 型 。3. 2 成 型 辊 轮
9、设 计 3 从 第 一 架 成 型 辊 开 始 , 将 带 材 两 边 以 接近 成 品 管 半 径 进 行 弯 曲 , 中 间 部 分 弯 曲 半 径逐 架 减 小 , 并 且 带 材 中 间 部 分 的 长 度 也 逐 架减 小 , 当 中 间 部 分 的 弯 曲 半 径 与 边 缘 弯 曲 半径 之 比 为 2. 0 2. 5 时 , 带 材 进 入 带 导 向 片 的封 闭 孔 辊 轮 中 。综 合 弯 曲 法 设 计 为 五 步 (如 图 2 所 示 ) :( 1 ) 带 材 在 整 个 宽 度 上 进 行 弯 曲 (如图 2 综 合 弯 曲 法 辊 轮 成 型 形 状图 2 (a)
10、 ) ;(2)弯 曲 后 带 材 边 缘 不 与 成 型 辊 接 触 , 并以 两 个 半 径 进 行 弯 曲 (如 图 2 (b) ) ;(3)弯 曲 中 间 部 位 , 然 后 进 入 带 导 向 片 的封 闭 孔 辊 轮 (如 图 2 (c) ) ;(4)第 一 组 导 向 辊 轮 进 行 圆 周 弯 曲 (如 图2 (d) ) ;(5)第 二 组 导 向 辊 轮 完 成 带 材 成 型 , 进 入44 焊 管 第 22 卷 第 6 期 1999 年 11 月焊 接 耐 热 辊 进 行 焊 接 成 形 (如 图 2 (e) )。4 实 例 计 算用 综 合 弯 曲 法 成 型 时 , 采
11、 用 五 个 机 架 , 需要 计 算 出 带 材 中 心 弯 曲 半 径 R 和 带 材 边 缘弯 曲 半 径 r, 以 及 相 应 的 变 形 角 H和 W等 参数 。(1)带 材 宽 度 b3 正 确 选 择 带 材 宽 度 对 成 品 管 的 尺 寸 精 度和 焊 缝 质 量 是 非 常 关 键 的 。 高 频 焊 接 的 薄 壁带 材 宽 度 受 各 种 因 素 的 影 响 : 如 材 质 、 焊 接 电流 频 率 、 带 材 边 部 状 态 、 焊 缝 余 量 和 定 径 余 量等 。 根 据 试 验 并 参 考 有 关 文 献 , 按 经 验 公 式 进行 计 算 。b = P(
12、d - t) + $1 + $2 + $3 (1)式 中 : d 成 品 管 外 径 ,mm ;$1 成 型 余 量 , mm ; $2 焊 接 余 量 ,mm ; $3 定 径 余 量 ,mm。(2)带 材 边 缘 弯 曲 半 径 r带 材 边 缘 弯 曲 半 径 理 论 上 应 设 计 为 成 品管 半 径 r (本 设 计 成 品 管 直 径 4. 0mm ) , 但为 了 防 止 变 形 后 回 弹 , 在 成 型 过 程 中 给 带 材增 加 变 形 量 , 以 补 偿 变 形 后 带 材 的 回 弹 , 所 以选 择 r= 1. 98mm。(3)带 材 成 型 时 中 心 部 分
13、长 度L = 1. 04 N - iN + 1b (2)式 中 : N 成 型 机 架 数 目 ;i 所 计 算 的 变 形 机 架 顺 序 号 。(4)带 材 成 型 时 中 心 部 分 半 径R = 0. 25 (N - 2i + 1) 2 + nN r (3)式 中 : n 弯 曲 变 形 机 架 数 。(5)相 应 变 形 角 H和 WH= 57. 3L2R (4)W= 57. 3 (b - L )2r (5)表 1 列 出 了 按 综 合 弯 曲 法 设 计 各 机 架 成型 辊 轮 的 主 要 参 数 。 表 中 带 导 向 片 封 闭 孔 辊轮 尺 寸 按 圆 周 弯 曲 法 计
14、 算 , 设 计 参 数 经 调 整后 , 达 到 了 带 材 变 形 均 匀 , 成 型 好 。为 了 不 改 变 焊 管 成 型 机 的 传 动 结 构 方式 、 传 动 齿 轮 箱 的 中 心 距 及 标 高 , 辊 轮 工 作 直表 1 各 架 成 型 辊 轮 设 计 参 数架 次 1 2 3 4 5 6 7 8D (mm ) 74 74. 5 75 75. 5 76 76. 5 76. 9 77. 2R (mm ) 21. 30 10. 40 5. 60 3. 35 2. 29 2. 12 2. 04 2. 00L (mm ) 9. 43 7. 55 5. 66 3. 77 1. 8
15、9H( ) 12. 70 20. 80 28. 90 32. 24 23. 64 ( ) 47. 32 74. 52 101. 87 129. 21 156. 42r (mm ) 1. 98 1. 98 1. 98 1. 98 2. 12 2. 04 2. 00径 未 做 变 动 , 这 样 就 仍 保 持 在 机 架 之 间 具 有一 定 的 张 力 , 每 个 机 架 的 辊 轮 直 径 比 前 一 架递 增 0. 65% 左 右 。立 辊 设 计 为 保 证 带 材 边 缘 弯 曲 部 分 与 辊轮 表 面 完 全 接 触 , 略 高 于 水 平 辊 接 触 面 , 其 半径 等 于 前
16、 一 架 成 型 辊 圆 弧 半 径 。 立 辊 的 下 缘高 度 按 照 使 带 材 底 部 处 于 水 平 成 型 辊 成 型 直径 的 连 线 上 而 确 定 。 为 了 更 好 的 保 证 成 型 稳定 , 焊 缝 均 匀 不 抖 动 , 在 原 来 配 置 上 增 加 一 组被 动 立 辊 , 设 置 于 焊 接 耐 热 辊 后 部 , 通 过 这 种方 式 大 大 改 善 了 薄 壁 管 材 成 型 质 量 。 在 生 产实 际 应 用 后 , 取 得 了 较 好 的 效 果 。参 考 文 献1 胡 松 林 . FG 机 架 对 焊 管 成 型 过 程 的 改 进 与 完 善 .焊
17、 管 , 1991 (1)2 侯 风 桐 . 厚 壁 薄 壁 直 缝 焊 管 生 产 技 术 . 焊 管 , 1992(4)3 吴 风 梧 . 国 外 高 频 直 缝 焊 管 生 产 . 北 京 : 冶 金 工 业出 版 社 , 1985 (4)(收 稿 日 期 : 1998 10 24)54第 22 卷 第 6 期 樊 立 奎 : 薄 壁 直 缝 焊 管 辊 式 成 型 质 量 的 研 究 与 应 用P eng D ong (22)Conf irmation to Techn ical Parameter for M edium Frequency Induction Heater of W
18、 eld On - line HeatTreatmen tO n- line w eld heat treatm ent is a w idely adop ted w eld treatm ent m ethod. T h rough detailed study to online heat treatm ent heater, the autho r gives out the confirm ation m ethod of pow er and frequency of tw o m aintechnical param eter fo r m edium frequency ind
19、uction heater by calculation, po ints out the confirm ation ofpow er in acco rdance w ith the p roduction rate, electric efficiency, heat efficiency and size of w elded p ipes andfrequency m ainly in acco rdance w ith the w all th ickness of w elded p ipes.Subject term: W elded P ipe H igh F requenc
20、y W eld H eat T reatm ent Induction H eat Pow er F requency T echnical Param eterL u H ongy i,D eng Changy i (26)Study to P ipe on L ine W e igh ing SystemT he article introduces the compo sition and w o rk ing p rincip le ofp ipe on line w eigh ing system and analyses to adop t computer fo r signal
21、 co llection and dispo sal as w ell as tech2nical difficulty of site contro l in detail during on line p ipe w eigh ing techno logy. T herefo re, it show s the intel2ligence of inspection and modernization of m anagem ent based on the co re of computer, m eanw h ile, describesthe p romo tion and app
22、 lying p ro spect of the system.Subject term s: P ipe W eigh ing Computer Signal D ispo sal T ransm ission M anagem entW ang H aili (30)D iscuss on Con trol Technology of In side W eld Shape for SSAW P ipeT h is article introduces a common rule of w eld fo rm ing and the m ain facto r of inside w el
23、d fo rm ing fo rSSAW p ipe and raises the m ethod of obtaining suitable eccentric distance to ensure good w eld fo rm ing.Subject term s: Sp iral Subm erged A rc W elded P ipe W elding W elded Seam Shape W eldC rater Eccentric O bliquity W elding W ires bevelM a L im in, Z hao S huz hen (32)Br ief I
24、n troduction for Con tinuous Roller Bottom Type In troduction to Con tinuous Roller Bottom TypeBr ightness Heat Treatmen t Furnace.T he article introduces a continuous ro ller bo ttom type brigh tness heat treatm ent furnace impo rted fromabroad. It m ainly uses to treat OD. 15- - 219 mm p ipe and r
25、od. T he electric contro l part of the furnacecomp letes by adop ting PL C and clo sed loop contro l system. T he p roperties of furnace fully m eet the p roce2dure param eter requirem ent of each heat treatm ent. It imp roves the quality of electric w elding bo iler p ipe.Subject term s: H eat T re
26、atm ent Furnace Continuous T ype Ro ller Bo ttom T ype H eated Furnace P rogram Contro l C lo sed C ircuit Contro l P rocedureW ang L insen (36)D esign and Procedure Analysis for Form ing Roller of M otor- cycle W heelT he article introduces the design and p rocedure fo r fo rm ing ro ller ofmo to r
27、- cycle w heel and po ints outthat the design of the ro ller is comp leted w ith special treatm ent to a few key pass on the basis of fo rm ing unitfo r bikes w heel. It m eets the anticipative impact th rough trial p roduction.Subject term s: Fo rm ing Ro ller Ho rizontal Ro ller D esign P rocedure
28、 A nalyzeD u H aiS hen (39)CAD Pass for Form ing RollerT he autho r puts fo rw ard a comp lete calculation m ethod of CAD fo r the pass design of changing fo rm ingm ethod of circum ferential bending to electric w elded p ipe and particularizes examp le to introduce the pass de2sign of ho rizontal r
29、o ller and vertical ro ller. T h is m ethod m ay m ake the p rocess of pass design simp le andchange fo rm ing of p ipe blank mo re unifo rm ly.Subject term: E lectric W elded P ipe Fo rm ing Fo rm ing Ro ller Pass D esign Open Pass C lo se Pass Computer A ided D esignF an L iku i (43)Study and Appl
30、ication on Roller Type Quality for Th in W all Th ickness L ong itudinal W elded P ipeT he article introduces the m echanism of ro ller type fo rm ing fo r th in w all th ickness longitudinal w eldedp ipe. T h rough theo retical analysis fo r circum fertial fo rm ing and edge fo rm ing, the autho r
31、successfullychanged and designed fo rm ing ro ller w ith compo sitive bending m ethod to ensure strip fo rm ing quality andach ieve better effect.Subject term s:W all T h ickness P ipe P recision P ipe L ongitudinalW elded P ipe W elded P ipe U 2nit Fo rm ing Q uality A pp licationQ iao X iuy an (46)Improve on Outside Burr Scrap ing M echan ism for H igh Frequency W elded P ipe Un itD uring h igh frequency w elded p ipe p roduction, pneum atic system is usually used to contro l the fast lift16第 22 卷 第 6 期 英 文 摘 要
