彭雪锋等：局部感应加热对高强钢方管二次辊压成形的影响 *975· 实验中采用变频电机来调节成形速度，本文中采用的 速度均为34mm·s,其他主要工艺参数见表2. 表2二次热辊压成形主要工艺参数 Table 2 Main parameters of secondary hot roll-forming 材料 加热电流/A加热频率/Hz、圆角中点温度/℃ 方管 E 0 0 25 铜管线图 d2 93 16700 500 90 16760 550 by 105 16791 600 导磁体 cI 118 16878 650 图4线圈截面尺寸及空间位置关系（单位：mm) d 114 16956 700 Fig.4 Sectional dimension and location of coils (unit:mm) 121 17031 750 126 17087 800 内外表面的温度分布，沿图1中路径1和路径2所测 132 17182 850 量的温度分布情况分别为图5(a)和图(b)所示.由图 h2 158 17204 880 可见，在方管外圆角中点温度最高.为方便论述，本文 以下均采用外圆角中点温度代表相应方管成形温度. 1000 a 800 700 800 600 600 2 500 400 400 免 300 200 200 100 000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.040 060.050.0i00.0150.0200.0250.0300.0350.040 路径位移m 路径位移/m 图5方管表层温度分布.(a)路径1：(b)路径2 Fig.5 Surface temperature of the preformed tube:(a)Path 1:(b)Path 2 2结果与讨论 于方管与上表面完全贴合，使得金属只能向与侧辊接 触的角部区域流动.以方管右上角区域为例，如图6 2.1感应加热温度对截面尺寸的影响 所示，方管上层面较平齐，而右侧角部区域出现隆起， 热辊压成形后测得方管截面尺寸如表3所示，截 表3方管截面尺寸 面示意图见图6.由于方管的轴向尺寸相对于截面尺 Table 3 Sectional dimension of square tubes 寸较大，且成形时尺寸的变化主要发生在横截面方向， 截面宽度/ 截面高度/外角半径/ 内角半径/ 故忽略在辊压成形过程中轴向方向尺寸的变化，在理 材料 mm mm mm mm 想塑性形变条件下，按照等横截面尺寸计算可得到，理 E 38.56 38.93 3.00 1.0 想截面尺寸如图6(k)所示.然而，由于QSTE700TM 38.51 38.58 2.75 0.8 强度很大，塑韧性形变并不理想，以及感应加热的集肤 38.59 38.60 2.50 0.6 效应特点，使得沿方管角部的厚度方向温度分布并不 b 38.50 38.66 2.25 0.6 均匀.在方管辊压成形过程中，形变主要发生在方管 38.45 38.46 2.00 0.5 的角部区域，且应力集中主要在内角表层区域，由于感 38.31 38.23 2.00 0.4 应加热过程厚度方向温度分布不均匀，内角表层温度 38.09 38.21 1.75 0.4 最低，在成形过程中阻碍金属向内角方向的流动，从而 37.84 38.12 0.50 0.3 阻碍方管的成形.圆角外表层温度较高，其金属流动 37.89 38.08 1.75 0.3 能力相对于内层金属要好一点，根据最小阻力定律，由 h2 37.60 38.07 1.50 0.3彭雪锋等: 局部感应加热对高强钢方管二次辊压成形的影响 图 4 线圈截面尺寸及空间位置关系( 单位: mm) Fig． 4 Sectional dimension and location of coils ( unit: mm) 内外表面的温度分布，沿图 1 中路径 1 和路径 2 所测 量的温度分布情况分别为图 5( a) 和图( b) 所示． 由图 可见，在方管外圆角中点温度最高． 为方便论述，本文 以下均采用外圆角中点温度代表相应方管成形温度． 实验中采用变频电机来调节成形速度，本文中采用的 速度均为 34 mm·s － 1，其他主要工艺参数见表 2． 表 2 二次热辊压成形主要工艺参数 Table 2 Main parameters of secondary hot roll-forming 材料 加热电流/A 加热频率/Hz 圆角中点温度/℃ E1 0 0 25 d2 93 16700 500 g1 90 16760 550 b1 105 16791 600 c1 118 16878 650 d1 114 16956 700 c2 121 17031 750 a2 126 17087 800 g2 132 17182 850 h2 158 17204 880 图 5 方管表层温度分布． ( a) 路径 1; ( b) 路径 2 Fig． 5 Surface temperature of the preformed tube: ( a) Path 1; ( b) Path 2 2 结果与讨论 2. 1 感应加热温度对截面尺寸的影响 热辊压成形后测得方管截面尺寸如表 3 所示，截 面示意图见图 6． 由于方管的轴向尺寸相对于截面尺 寸较大，且成形时尺寸的变化主要发生在横截面方向， 故忽略在辊压成形过程中轴向方向尺寸的变化，在理 想塑性形变条件下，按照等横截面尺寸计算可得到，理 想截面尺寸如图 6 ( k) 所示． 然而，由于 QSTE700TM 强度很大，塑韧性形变并不理想，以及感应加热的集肤 效应特点，使得沿方管角部的厚度方向温度分布并不 均匀． 在方管辊压成形过程中，形变主要发生在方管 的角部区域，且应力集中主要在内角表层区域，由于感 应加热过程厚度方向温度分布不均匀，内角表层温度 最低，在成形过程中阻碍金属向内角方向的流动，从而 阻碍方管的成形． 圆角外表层温度较高，其金属流动 能力相对于内层金属要好一点，根据最小阻力定律，由 于方管与上表面完全贴合，使得金属只能向与侧辊接 触的角部区域流动． 以方管右上角区域为例，如图 6 所示，方管上层面较平齐，而右侧角部区域出现隆起， 表 3 方管截面尺寸 Table 3 Sectional dimension of square tubes 材料 截面宽度/ mm 截面高度/ mm 外角半径/ mm 内角半径/ mm E1 38. 56 38. 93 3. 00 1. 0 d2 38. 51 38. 58 2. 75 0. 8 g1 38. 59 38. 60 2. 50 0. 6 b1 38. 50 38. 66 2. 25 0. 6 c1 38. 45 38. 46 2. 00 0. 5 d1 38. 31 38. 23 2. 00 0. 4 c2 38. 09 38. 21 1. 75 0. 4 a2 37. 84 38. 12 0. 50 0. 3 g2 37. 89 38. 08 1. 75 0. 3 h2 37. 60 38. 07 1. 50 0. 3 · 579 ·