隨焊沖擊碾壓控制內(nèi)高壓成形管脹裂機(jī)理研究.pdf

1、隨著內(nèi)高壓成形工藝的日益發(fā)展，該技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)上得到了廣泛地應(yīng)用。有縫管件在內(nèi)高壓成形前都需要對(duì)管坯縱縫進(jìn)行焊接，而焊接工藝所產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力和變形必然會(huì)對(duì)內(nèi)高壓成形過(guò)程產(chǎn)生影響。因此本文擬采用隨焊沖擊碾壓的方法來(lái)減小焊接殘余應(yīng)力，解決有縫管在內(nèi)高壓成形過(guò)程中焊縫脹裂的問(wèn)題。
　　本課題首先對(duì)304不銹鋼薄管焊接進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與有限元分析，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):利用隨焊沖擊碾壓機(jī)構(gòu)，選擇合適的焊接參數(shù)，焊縫的殘余拉伸應(yīng)力能夠顯著減小。這為后續(xù)通

2、過(guò)隨焊沖擊碾壓降低應(yīng)力來(lái)控制內(nèi)高壓管脹裂提供了理論依據(jù)。
　　針對(duì)無(wú)縫管、普通有縫管和隨焊沖擊碾壓管，在焊接后進(jìn)行了內(nèi)高壓成形模擬的對(duì)比試驗(yàn)。重點(diǎn)分析了各種管件在內(nèi)高壓成形過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變演變行為。研究結(jié)果表明:無(wú)縫管在脹形區(qū)會(huì)產(chǎn)生560 MPa的周向拉伸殘余應(yīng)力且該區(qū)域壁厚減薄率為4％。有縫管在內(nèi)高壓成形的過(guò)程中沖頭的擠壓作用可以減小焊縫的軸向殘余應(yīng)力，但其在過(guò)渡區(qū)均勻化焊接殘余應(yīng)力的能力減弱，在過(guò)渡區(qū)會(huì)產(chǎn)生271 MPa的軸向

3、拉伸殘余應(yīng)力，有縫管在過(guò)渡區(qū)易發(fā)生縮頸而破裂失效。而隨焊沖擊碾壓管在過(guò)渡區(qū)的軸向拉伸殘余應(yīng)力僅為114 MPa。
　　通過(guò)對(duì)比無(wú)縫管、普通有縫焊接管和隨焊沖擊碾壓管在內(nèi)高壓成形后的應(yīng)力分布，得出了焊接殘余應(yīng)力對(duì)內(nèi)高壓成形的影響規(guī)律:軸向焊接殘余應(yīng)力是內(nèi)高壓成形過(guò)程中的不利因素，使焊接管在內(nèi)高壓成形后的軸向壓縮殘余應(yīng)力變成軸向拉伸殘余應(yīng)力，導(dǎo)致焊接管容易脹裂。而利用隨焊沖擊碾壓能減小焊縫的軸向焊接殘余應(yīng)力，可有效緩解內(nèi)高壓管脹裂趨勢(shì)