翼缘长度 [带材翼缘长度与成型道次对简单断面型钢成型的影响]
时间：2019-01-06 03:30:41 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 本文以弹塑性大变形有限元理论为基础，对槽钢成型过程作出合理简化，建立分析模型，利用MARC软件对槽钢辊弯成型进行了三维有限元数值模拟，分析得出带材翼缘长度与成型道次对槽钢成型的影响。
关键词： 简单断面型钢槽钢 带材翼缘长度 成型道次 板坯成型 影响
在辊弯成型过程中，平板带材经一系列串列布置的旋转轧辊进行连续变形。在成形过程中，当变形条件发生变化时，坯料上各个变形质点的受力状态、变形性质都产生了变化，并且带来各种问题，因此成型工艺参数的选择和成型辊设计在辊弯成型过程中具有重要作用。本文以简单断面型钢槽钢为代表来分析各工艺参数对板坯成型的影响。
模拟分析以昆明钢管有限公司连续冷弯成型车间所用的攀枝花新钢钒股份有限公司开发的P510钢板为原材。在实验仪器MTS（材料试验系统）对钢板性能进行了实验测试分析，通过单轴拉伸实验测得该板的弹性模量为206Gpa，泊松比为0.28，屈服强度为480Mpa。试件具体参数如表1所示。根据实际生产条件，成型角度分布为15°、30°、45°、60°、75°、85°、90°。主要成型参数如表2。在下面的分析中，是以相同位置宽度方向的节点作为研究对象，比较在板带成型后的等效应力与应变的变化，定性分析其工艺参数对型钢成型的影响。
当坯料翼缘长度不同时，分析图1至图4应力、应变分布，发现规律如下。
（1）对于X方向（横向）应变分布。拉应变的最大值分布在坯料弯曲的角部。其最大值随着翼缘高度的增大而减小。
对于Y方向（纵向）应变分布。压应变的最大值仍然分布在坯料弯曲的角部，随着板料翼缘高度的增大而增大；对于纵向应变的拉应变分布在边缘，且随着翼缘高度的增大而增大。
对于应变的分布，无论是X方向，还是Y方向，在腹板部位的应变变化比较均匀，其应变曲线是一条平行于横轴的直线。
（2）对于应力的分布。对于应力分布变化比较复杂，最大值分布的板坯部位也有较大差别。对于翼缘较短的，横向拉应力的最大值在弯曲角部，纵向拉应力的最大值在弯曲部位，横向和纵向压应力的最大值均分布在边缘部位；对于翼缘较长的，横向拉应力和压应力的最大值分布在靠近弯曲的部位，纵向拉应力的最大值分布在翼缘部位。
从以上的成型过程可以得出，在成型过程中由于沿成型工件宽度上的纵向变形不均，边缘的皱纹比其他部分大。且皱纹的程度与型钢平直的边缘段宽度有关。当型钢边缘平直段宽度不超过其厚度15―20倍时，产生的纵向变形不均就不明显；超过20倍型钢，边缘的皱纹就增大。这与实际情况相一致。因此为了获得皱纹比较小的型钢，应选定边缘平直段宽度不超过坯料厚度15―20倍。
2.带材成型道次的影响
道次变形量是衡量辊弯成型设备的一个重要的指标。成型道次直接影响到设备的投资费用，在我国设计者一般都是倾向于选用大的变形角，小道次的方案，以此来降低成型设备的投入费用，但是也带来一些相应问题，如带材在加工过程中稳定性比较差，轧辊在局部磨损比较厉害等。在其它条件不变的条件下，只是成型角度一个是15°、30°、45°、60°、75°、85°、90°，一个是15°、30°、60°、75°、85°、90°。即一个是45°经间接成型到60°，一个是直接成型到60°。
分析图5至图8，随着成型角的增加，横向应变纵向应变和应力均呈现增大趋势，带材翼缘边缘位置，变化更为明显。
采用两个道次成型与采用一个道次成型应变应力分布规律是基本相同的，且采用两个道次成型比采用一个道次成型应力应变最大值都要小，当增加成型道次后，会降低型钢角部的压应变应力值，同时也会降低板坯边部的拉应力应变值，并发现随着道次数量的增加，曲线变化范围及波动都有明显减小。
由于在冷弯型钢的生产中都存在着产生边缘不平和边缘波浪的可能性，当纵向产生塑性变形超过屈服极限应力时，导致型钢伸长的边缘部分不能缩回原来的长度，这样就产生了边缘不平和边缘波浪。在冷弯型钢生产过程中，要想尽量减小这些缺陷，就要求通过减小成型角度来改善产品的应力、应变分布规律，减小纵向边缘应力、应变的极值。这种边缘部位应力、应变值的减小，能够减小边部波浪产生的可能性，从而有利于产品质量的提高。综上所述，在其它条件不变的情况下，在相同的道次下，成型角度不宜过大，但考虑到每机架成型角度轧机能力等综合因素对成型的影响，适当降低成型角度，这对槽钢的成型有很大影响。
参考文献：
［1］胡松林.板带连续辊式冷弯成形的喂入过程分析.钢管，1998，8，（4）：25-27.
［2］陈火红，于军泉，席源山.MSC.Marc/Mentat 2003.北京：科学出版社，2004.
［3］兑关锁.冷弯型钢纵向变形的理论分析及计算.钢铁研究学报，1997，9，2）：18-21.
［4］周瑛.辊式成型过程的弹塑性大变形样条有限元模拟，东北重型机械学院博士学位论文，1996：36-49.
［5］徐树成.辊弯成形的三维大变形有限元模拟.秦皇岛：燕山大学学位论文，1997，12：4-17.
（作者系2006年昆明理工大学材料学专业硕士研究生毕业）
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
