楚志兵等：不同送进量对皮尔格轧制成形的影响及验证 ·749· 回转装置 管材安装位置 送进装置 图2送进机构示意图 Fig.2 Schematic of the feeding device 日法，材料模型遵循randtl--Reuss流动方程和Von Mises屈服准则I-I] 轧辊 图3为皮尔格冷轧有限元模型，模型由上、下轧 芯棒 辊、管材、芯棒和推块组成.考虑到实际生产中的轧 管材 辊、芯棒、推块同304不锈钢相比强度大、硬度高，在轧 制过程中仅产生极小的弹性变形，所以将轧辊、芯棒、 推块设定为刚体，而将管材设定为弹塑性体，接触的摩 轧辊 擦类型全部定义为库伦摩擦，轧辊和芯棒与管材的摩 擦系数为0.1.初始管材尺寸为67mmx6mm,成 图3皮尔格冷轧有限元模型 品管尺寸为38mm×3mm,送进量分别选8、10和 Fig.3 Finite element model of the cold pilgering process 12mm,其他工艺参数如表1所示. 表1轧制工艺参数 Table 1 Rolling parameters 行程类别 回转角度/ 机架行程次数/齿轮节圆直径/ 辊径/ 机架行程/ 前回转段长度/后回转段长度/ () min-1 mm mm mm mm mm 正行程 31 60 336 376 951.64 60 90 反行程 26 2.2有限元模拟结果分析对比 一个道次的轧制正行程可以分为减径、壁厚压下 以及精整三个过程.沿轧制方向分别截取距轧制起始 位置分别为135、408和736.5mm的三个截面，这三个 截面分别处于管材减径段、壁厚压下段以及精整段. 在轧制过程中，管材与轧辊并非完全接触，主要分为孔 型开口区，与轧辊不接触的孔型侧壁区，与轧辊接触的 孔型侧壁区以及孔型脊部区域.图4为测量点选取示 意图，分别选取截面不同管材与轧辊不同接触区域内 T1011 的12个点，其中点1和点7位于孔型开口区，点2、6、8 和12位于与轧辊不接触的孔型侧壁区，点3、5、9和11 位于与轧辊接触的孔型侧壁区，点4和点10位于孔型 图4测量点选取 脊部区域，其中点1至点6和点7至点12的位置是关 Fig.4 Selection of measuring points 于原点对称的.通过有限元软件后处理模块对轧制过 2.2.1不同周期送进量对应力的影响 程中的轧制力以及上述各点的应力、金属流动速度、残 图5所示为轧制过程中不同送进量下孔型不同 余应力和外径值等进行测量分析 位置处的等效应力分布曲线.图5(a)、5(b)、5(c)楚志兵等: 不同送进量对皮尔格轧制成形的影响及验证 图 2 送进机构示意图 Fig. 2 Schematic of the feeding device 日法,材 料 模 型 遵 循 randtl鄄鄄 Reuss 流 动 方 程 和 Von Mises屈服准则[11鄄鄄13] . 图 3 为皮尔格冷轧有限元模型,模型由上、下轧 辊、管材、芯棒和推块组成. 考虑到实际生产中的轧 辊、芯棒、推块同 304 不锈钢相比强度大、硬度高,在轧 制过程中仅产生极小的弹性变形,所以将轧辊、芯棒、 推块设定为刚体,而将管材设定为弹塑性体,接触的摩 擦类型全部定义为库伦摩擦,轧辊和芯棒与管材的摩 擦系数为 0郾 1 [14] . 初始管材尺寸为 准67 mm 伊 6 mm,成 品管尺寸为 准38 mm 伊 3 mm,送进量分别选 8、10 和 12 mm,其他工艺参数如表 1 所示. 图 3 皮尔格冷轧有限元模型 Fig. 3 Finite element model of the cold pilgering process 表 1 轧制工艺参数 Table 1 Rolling parameters 行程类别 回转角度/ (毅) 机架行程次数/ min - 1 齿轮节圆直径/ mm 辊径/ mm 机架行程/ mm 前回转段长度/ mm 后回转段长度/ mm 正行程 反行程 31 26 60 336 376 951郾 64 60 90 2郾 2 有限元模拟结果分析对比 一个道次的轧制正行程可以分为减径、壁厚压下 以及精整三个过程. 沿轧制方向分别截取距轧制起始 位置分别为 135、408 和 736郾 5 mm 的三个截面,这三个 截面分别处于管材减径段、壁厚压下段以及精整段. 在轧制过程中,管材与轧辊并非完全接触,主要分为孔 型开口区,与轧辊不接触的孔型侧壁区,与轧辊接触的 孔型侧壁区以及孔型脊部区域. 图 4 为测量点选取示 意图,分别选取截面不同管材与轧辊不同接触区域内 的 12 个点,其中点 1 和点 7 位于孔型开口区,点 2、6、8 和 12 位于与轧辊不接触的孔型侧壁区,点 3、5、9 和 11 位于与轧辊接触的孔型侧壁区,点 4 和点 10 位于孔型 脊部区域,其中点 1 至点 6 和点 7 至点 12 的位置是关 于原点对称的. 通过有限元软件后处理模块对轧制过 程中的轧制力以及上述各点的应力、金属流动速度、残 余应力和外径值等进行测量分析. 图 4 测量点选取 Fig. 4 Selection of measuring points 2郾 2郾 1 不同周期送进量对应力的影响 图 5 所示为轧制过程中不同送进量下孔型不同 位置处的等效应力分布曲线. 图 5 ( a) 、5 ( b) 、5 ( c) ·749·