Совершенствование процесса и оборудования для повышения качества формообразования труб большого диаметра на прессе предварительной формовки

• Автор: Боклаг, Наталья Юрьевна
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА

1.1. Методы получения труб большого диаметра

1.2 Оборудование, технологический инструмент и исследования кинематики процесса

предварительной формовки заготовки

1.3. Энергосиловые параметры процесса предварительной формовки

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

2. КИНЕМАТИКА ПРОЦЕССА ФОРМОВКИ

Введение
2.1 Характеристики начального положения пуансона и роликов коромысел
2.2 Характеристики конечного положения пуансона и роликов коромысел
2.3 Кинематические характеристики нулевой фазы формовки
2.4 Кинематические характеристики I фазы формовки
2.5 Кинематические характеристики II фазы формовки
2.6 Кинематика положений прессовой формовки с учетом податливости формуемой заготовки
2.7 Определение параметров настройки инструмента
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТА ФОРМОВКИ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА И АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ФОРМУЕМЫХ ТРУБ
Введение
3.1. Разработка параметров инструмента управляемой геометрии для предварительной формовки
3.1.1 Назначение и область применения разрабатываемого изделия
3.1.2 Описание и обоснование выбранной конструкции
3.2. Уравнения кинематики положений для второй фазы формовки предложенным инструментом
3.3. Определение параметров настройки технологического инструмента для двухрадиусного пуансона
3.4. Особенности нагружения технологического инструмента
3.5. Методика определения влияния пружинения на качество формовки
3.5.1. Однорадиусный пуансон
3.5.2. Двухрадиусный пуансон
3.6. Определение напряженно - деформированного состояния и геометрических
характеристик формуемых труб методом конечных элементов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4. ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ФОРМОВКИ ТРУБ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СБОРНОГО ПУАНСОНА
4.1. Оснастка для экспериментального определения нагрузок и методика выполнения замеров
4.1.1 Система выполнения замеров
4.1.2 Структура и функциональные компоненты системы измерений
4.2. Конструктивные особенности лабораторного оборудования для исследования процесса предварительной формовки с использованием кулисного механизма в качестве внешнего деформирующего инструмента
4.3 Определение параметров физической модели для предварительной формовки труб с применением теории подобия
4.4 Влияние параметров настройки и размеров технологического инструмента на кинематические и размерные характеристики штампуемых заготовок

4.4.1 Методика определения кинематических характеристик процесса формовки
4.4.2 Методика определения геометрических параметров заготовок
4.4.3 Влияние начального угла разворота коромысел на геометрические параметры
4.4.4 Влияние расстояния между осями качания коромысел кулисного механизма на геометрические параметры
4.4.5 Влияние ширины и формы поперечного сечения пуансона на геометрию заготовок
4.5 Влияние параметров настройки и размеров технологического инструмента на усилия формовки
4.5.1 Влияние начального угла разворота коромысел на максимальные усилия формовки
4.5.2 Влияние ширины пуансона и расстояния между осями качания коромысел кулисного механизма на максимальные усилия формовки
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ - Акт внедрения результатов НИР

ВВЕДЕНИЕ
Производство прямошовных труб большого диаметра, используемых для
трубопроводного транспорта, является важной задачей. В связи с
необходимостью прокладки глубоководных трубопроводов требуется
производство труб с повышенными механическими свойствами металла и увеличенной толщиной стенки, что требует совершенствования технологии и инструмента для обеспечения требуемого качества, как при предварительной формовке заготовок труб, так и на стадии окончательной формовки. Кроме этого формовка труб, отвечающих вышеуказанным параметрам, приводит к
возрастанию нагрузок, действующих на прессовое оборудование и технологический инструмент, что приводит к простоям при ремонте и снижению производительности трубоформовочных станов.
Одним из показателей качества при формовке является пружинение заготовки. Для управления этим явлением требуется разработка методик расчета параметров настройки оборудования и процесса гибки на прессах с использованием математического моделирования, а также разработка технологического инструмента для снижения пружинения и уменьшения парка формующего инструмента.
Актуальность
Трубоэлектросварочные агрегаты труб большого диаметра предназначены для производства широкого ассортимента прямошовных труб для трубопроводного транспорта. Отличительной особенностью таких агрегатов является поэтапная формовка заготовки с последующей сваркой и отделкой готовой трубы. Одним из наиболее производительных методов изготовления трубной заготовки под сварку является иОЕ-процесс, предварительная формовка при котором в значительной мере определяет окончательное качество готовых труб. Постоянно возрастающие требования повышения класса прочности материала труб и увеличения толщины стенки сопровождаются при их производстве необходимостью расширения технологических возможностей

хд,ш ~ ^ £ С05 @ш >
(2.38)
У иди = л№+>? ят в,,, ,
(2.39)
Хц.ш =л/я2+*2 соэ ц/ш ,
(2.40)
Уб,ш = 1£г + Л
(2.41)
2.6 Кинематика положений прессовой формовки с учетом податливости формуемой заготовки
Точность формы и размеров изделий, получаемых с использованием прессового оборудования, определяется напряженно-деформированным состоянием металла в процессе прессования. Исследование процесса деформации требует учета закона взаимного движения исполнительных звеньев: пуансона и коромысел, непрерывно находящихся в контакте с листовой заготовкой. Особенностями исследования кинематики положений такого связного процесса являются: наличие промежуточного упругопластического элемента;
нестационарный характер изменения участков изделия между поддерживающими роликами коромысел и его контактной зоной с пуансоном, названных ниже «межконтактными»; наличие геометрической и физической нелинейностей, определяющих напряженно-деформированное состояние.
Полученные выше кинематические зависимости выведены из предположения, что участок полосы между пунсоном и ближним роликом находится в жестком состоянии - линеен. Однако от действия возрастающего усилия формовки этот участок упруго деформируется. В этом случае связный механизм может быть схематично представлен (Рисунок 2.7) в виде ведущего звена - поступательно движущегося пуансона, двух ведомых звеньев -качающихся коромысел, снабженных парами свободно вращающихся роликов, и промежуточного звена - листового изделия, дистанционно контактирующего с пуансоном и роликами коромысел [50].
Кинематическая схема прессовой формовки изделия и-образной формы, учитывающая дополнительный изгиб полосы, представлена на рисунке 2.7.