螺旋焊管的成型

螺旋焊管在工業制造過程中有輥子外控成型和內控成型兩種方式，通常采用外控成型方式。螺旋焊管在實際工業制造過程中輥子外控成型設備。因此本文模擬過程中也以此方法為依據進行分析。

螺旋焊管的成型過程屬于一個空間大變形的過程，其成型過程如圖2-2所示。螺旋焊管生產過程中鋼帶與管體軸線之間呈一定角度進行遞送，在成型過程中共有7組成型輥設定在固定位置，每組輥有5個，其軌跡按照螺旋線設定，每組輥子的升角為20°，設定好相應地成型棍列位置參數后，使鋼帶緩慢遞送。螺旋焊管制造過程中，內外焊位置在管子兩端，隨著鋼帶的移動，最底端的內焊開始，轉過大約1/2個圓之后進行外焊，這是為了使內焊后焊縫處得到充分冷卻，保證的焊接過程的連續性和科學性，最大地優化了焊接過程。

工業制造過程中，螺旋焊管的彎曲成型與焊接過程共同進行，板料在棍子的送進過程中同時進行螺旋焊管的焊接，本文為了研究螺旋焊管焊接過程中殘余應力的分布規律，因此將螺旋焊管的成型過程與焊接過程分開研究，本章主要研究螺旋焊管在彎曲成型過程中管內應力的分布情況，對后文中焊接過程產生的焊接殘余應力做好鋪墊，同時也可以得出最優化的成型工藝，使螺旋焊管在彎曲成型過程中沒有缺陷，為焊接過程做好準備。

螺旋焊管板寬B=1542mm，管徑D=1219mm，壁厚tc=18.4mm。螺旋焊管成型共有7組棍子，每組5個。0#棍子送進板帶，1#和3#棍子成型，2#棍子通過下壓量確定螺旋焊管需要的管徑及成型角度，成型過程中每組棍子的位置固定。其中每個輥子長280mm，棍子直徑150mm。板料與成型后的圓筒所成角度為65°，進給速率為1.7m/min，板料長度10000mm。板料與輥子之間為滾動摩擦，其摩擦系數設為0.2，其成型棍組編號如圖2-2，根據其特點及成型參數可以確定有限元仿真模型。通常情況下，2#輥的壓下量在與板料相切的基礎上再次壓下量控制在6-9mm之間，成型角控制在60-65°之間，這樣可以得到良好成型的螺旋焊管。螺旋焊管在成型過程中進行焊接，先內焊后外焊，內焊與外焊之間大約相差半個螺旋線。固定規格的螺旋焊管需要確定固定的棍子位置。

本章研究了螺旋焊管的成型過程以及影響螺旋焊管成型過程時成型參數（成型角、下壓量）對螺旋焊管成型的影響，優選出最合適的成型參數。管徑D=1219mm，壁厚tc=18.4mm的螺旋焊管，彎曲成型過程中最優選的參數為成型角61°，下壓量7.5mm，螺旋焊管成型過程中，2#輥下壓位置始終處于應力峰值所在，管內、外表面均表現為拉應力，在板料經過2#輥繼續前進過程中，板料由于回彈等因素，使應力得到進一步釋放，管內應力分布開始均勻，彎曲成型過程中應力平均水平可達到350MPa左右。