DO10.13374斤.isnl00li3x.2010.10.010 第32卷第10期 北京科技大学学报 Vo132N910 2010年10月 JoumalofUniversity of Science and Technopgy Beijng 0ct2010 螺旋高翅片管孔型斜轧的轴向延伸机理 张琳) 韩静涛)刘靖》钟敏) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100082)广东华兴换热设备有限公司，潮州515726 摘要在建立孔型斜轧几何模型的基础上对螺旋高翅片管孔型斜轧变形区的运动规律进行研究，发现轴向延伸与变形区 轧件圆周旋转速度的分布有关.在变形区轧件从咬入到轧出圆周旋转速度存在递增的趋势，在孔型等螺距的情况下使轴向速 度也在递增，这是导致轧件轴向延伸的本质原因.通过理论分析给出了轴向延伸率的理论计算公式，用两种规格的坯管在不 同的压下量下进行轧制实验，结果表明延伸率的计算值与实测值基本吻合. 关键词孔型斜轧：翅片管：运动学分析：延伸率 分类号TG335.19 M echan ism of axial elongation in the rotary rolling process of ntegral helical high finned tubes ZHANG L.HAN Jingto.LU Jng.ZHONG Mi) 1)School ofMa trak Science and Engineering University of Science and Technokgy Beijng Beijing 100083 China 2)GuagdangHuaxing Heat Exchange Equpment Co Ld.Chaozhau515726 China ABSTRACT Based a he geometric model esablished for roury rolling ofh gh helical fnned tubes the motional behavior of a roll ng piece in the defomatian one was investgated and the resu lts show that he phenomena ofaxial elangation has a connection wit the distribution of circum ferental ve pc ity It is the essen tal reasan omake a rolling tube elngate along the axiald irectian that the ax al velocity n he depmation zone ncreases alang wit te circum feren tial vepcity in the conditon that te pitch value of the groove keeps changeless along the axis A fomuh of axial epngatpn ate was given on he basis of theoretical analysis In order to verify he omu l of epngation rate rolling experments for two types of rolling pieces n different reductpnswere conducted and the resu lts ap proxinatey agreed wih he heoretical values KEY WORDS rotary olling fnned ube k nem atic analysis epngation rate 翅片管作为一种高效的强化传热元件在换热器 辊轴线与轧件轴线成一夹角（称为上升角）采用这 中的使用越来越广泛.整体型翅片管由于翅片与基 种工艺目前可以稳定轧制钢质螺旋高翅片管，翅高 管为一体，无接触热阻传热性能好，机械强度高，耐 13mm左右，翅距6~12m四翅片厚度2mm左右. 热震和机械震动，耐腐蚀能力强，性能稳定，使用寿 钢质螺旋高翅片管孔型斜轧时存在比较大的轴 命长，而且由于轧制翅片的几何形状合理流动阻力 向延伸率，延伸率可达20%~50%，而且影响因素 小，积灰少，与焊接式和机械连接式翅片管相比具有 比较多难以控制.目前对轧制轴向延伸的机理尚无 显著的优点1-) 相关研究。相比钢管斜轧延伸而言，螺旋翅片管在轧 螺旋翅片管可以采用环状孔型斜轧工艺生 制时，轧件在孔型中轴向不能自由滑动，遵循受孔型 产.环状孔型斜轧是指轧辊由一组同轴的盘状轧 约束的螺旋运动.研究螺旋翅片管孔型斜轧轴向延 片组成相邻轧片之间的凸棱形成环状孔型，而且轧 伸的机理对孔型设计和工艺控制具有重要意义. 收稿日期：2010-01-04 基金项目：广东省教有部产学研结合项目(N92006D90404023) 作者简介：张琳(1979-)，男.博士研究生：韩静涛(1957一)，男.教授，博士生导师.Ema时han@ust edy cn第 32卷 第 10期 2010年 10月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32 No.10 Oct.2010 螺旋高翅片管孔型斜轧的轴向延伸机理 张 琳 1 ) 韩静涛 1) 刘 靖 1) 钟 敏 2 ) 1 ) 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083 2 ) 广东华兴换热设备有限公司, 潮州 515726 摘 要 在建立孔型斜轧几何模型的基础上对螺旋高翅片管孔型斜轧变形区的运动规律进行研究, 发现轴向延伸与变形区 轧件圆周旋转速度的分布有关.在变形区轧件从咬入到轧出圆周旋转速度存在递增的趋势, 在孔型等螺距的情况下使轴向速 度也在递增, 这是导致轧件轴向延伸的本质原因.通过理论分析给出了轴向延伸率的理论计算公式, 用两种规格的坯管在不 同的压下量下进行轧制实验, 结果表明延伸率的计算值与实测值基本吻合. 关键词 孔型斜轧;翅片管 ;运动学分析;延伸率 分类号 TG335.19 Mechanism ofaxialelongationintherotaryrollingprocessofintegralhelical highfinnedtubes ZHANGLin1) , HANJing-tao1) , LIUJing1) , ZHONGMin2) 1 ) SchoolofMaterialsScienceandEngineering, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China 2 ) GuangdongHuaxingHeatExchangeEquipmentCo.Ltd., Chaozhou515726, China ABSTRACT Basedonthegeometricmodelestablishedforrotaryrollingofhighhelicalfinnedtubes, themotionalbehaviorofaroll￾ingpieceinthedeformationzonewasinvestigated, andtheresultsshowthatthephenomenaofaxialelongationhasaconnectionwith thedistributionofcircumferentialvelocity.Itistheessentialreasontomakearollingtubeelongatealongtheaxialdirectionthattheax￾ialvelocityinthedeformationzoneincreasesalongwiththecircumferentialvelocityintheconditionthatthepitchvalueofthegroove keepschangelessalongtheaxis.Aformulaofaxialelongationratewasgivenonthebasisoftheoreticalanalysis.Inordertoverifythe formulaofelongationrate, rollingexperimentsfortwotypesofrollingpiecesindifferentreductionswereconductedandtheresultsap￾proximatelyagreedwiththetheoreticalvalues. KEYWORDS rotaryrolling;finnedtube;kinematicanalysis;elongationrate 收稿日期:2010-01-04 基金项目:广东省教育部产学研结合项目 (No.2006D90404023 ) 作者简介:张 琳 ( 1979— ), 男, 博士研究生;韩静涛 ( 1957— ), 男, 教授, 博士生导师, E-mail:hanjt@ustb.edu.cn 翅片管作为一种高效的强化传热元件在换热器 中的使用越来越广泛.整体型翅片管由于翅片与基 管为一体, 无接触热阻, 传热性能好, 机械强度高, 耐 热震和机械震动, 耐腐蚀能力强, 性能稳定, 使用寿 命长, 而且由于轧制翅片的几何形状合理, 流动阻力 小, 积灰少, 与焊接式和机械连接式翅片管相比具有 显著的优点 [ 1--3] . 螺旋翅片管可以采用环状孔型斜轧工艺生 产 [ 4] .环状孔型斜轧是指轧辊由一组同轴的盘状轧 片组成, 相邻轧片之间的凸棱形成环状孔型, 而且轧 辊轴线与轧件轴线成一夹角 (称为上升角 ), 采用这 种工艺目前可以稳定轧制钢质螺旋高翅片管, 翅高 13 mm左右, 翅距 6 ～ 12mm, 翅片厚度 2 mm左右 . 钢质螺旋高翅片管孔型斜轧时存在比较大的轴 向延伸率, 延伸率可达 20% ～ 50%, 而且影响因素 比较多难以控制 .目前对轧制轴向延伸的机理尚无 相关研究, 相比钢管斜轧延伸而言, 螺旋翅片管在轧 制时, 轧件在孔型中轴向不能自由滑动, 遵循受孔型 约束的螺旋运动 .研究螺旋翅片管孔型斜轧轴向延 伸的机理对孔型设计和工艺控制具有重要意义 . DOI :10 .13374 /j .issn1001 -053x .2010 .10 .010