Содержание к диссертации
Введение
1. Современные методы формовки электросварных прямошовных труб 10
1.1. Основные методы формовки и принципы расчета калибровки валков для производства электросварных труб 10
1.2. Анализ деформированного состояния полосы в процессе непрерывной валковой формовки 21
1.3. Выводы 34
2. Методика исследования деформации трубной заготовки по клетям трубоэлектросварочного агрегата 36
3. Исследование деформации трубной заготовки в линии трубоэлектросварочного агрегата 46
3.1. Экспериментальное исследование распределения продольных деформаций полосы по клетям трубоформовочного стана 46
3.2. Исследование деформации трубной заготовки в сварочном калибре
3.3. Исследование деформации трубной заготовки в закрытых формовочных клетях 68
3.4. Регрессионная зависимость деформации трубной заготовки в закрытых формовочных калибрах от размеров трубы 71
3.5. Анализ полученной регрессионной зависимости деформации трубной заготовки от размеров трубы 78
3.6. Теоретический анализ процесса редуцирования трубной заготовки в закрытых калибрах
3.7. Выводы 91
4. Методика расчета калибровки формовки труб, обеспечивающей повышение качества готовой продукции 92
4.1. Общая схема расчета калибровки валков 92
4.2. Расчет ширины исходной заготовки и диаметров по дну калибров горизонтальных клетей 93
4.3. Расчет калибровки валков калибровочной группы 99
4.4. Расчет калибров валков сварочной группы 100
4.5. Расчет калибровки валков второй формовочной группы 101
4.6. Расчет калибровки валков первой формовочной группы 112
4.6.1. Расчет формоизменения полосы в формовочных клетях с открытыми калибрами 112
4.6.2. Расчет калибровки открытого формовочного калибра 1-го типа 114
4.6.3. Расчет калибровки открытого формовочного калибра П-го типа 117
4.6.4. Расчет калибровки открытого формовочного калибра Ш-го типа 119
4.7. Расчет калибровки вертикальных валков 121
4.7.1. Расчет калибровки вертикальных валков 1-го типа 121
4.7.2. Расчет калибровки вертикальных валков Н-го типа 124
4.7.3. Расчет калибровки вертикальных валков Ш-го типа 127
4.8. Выводы 129
5. Автоматизированная система расчета и графического построения калибров рабочих валков 130
6. Внедрение результатов работы 136
Основные выводы 139
Список литературы 141
Приложения 152
- Анализ деформированного состояния полосы в процессе непрерывной валковой формовки
- Методика исследования деформации трубной заготовки по клетям трубоэлектросварочного агрегата
- Исследование деформации трубной заготовки в сварочном калибре
- Расчет ширины исходной заготовки и диаметров по дну калибров горизонтальных клетей
Введение к работе
Актуальность темы. Во всем мире электросварные трубы малого и среднего диаметров нашли применение в машиностроении, в гидросистемах низкого и высокого давления, а также как конструкционные. Объем их производства и потребления постоянно растет. Поэтому весьма актуальной задачей является улучшение качества сварных труб, путем совершенствования технологии производства и повышения эффективности процесса валковой формовки и сварки.
Вопросам теории формовки и технологии производства электросварных прямошовных труб посвящены работы известных ученых П.Т. Емельяненко, Б.Д. Жуковского, Л.И. Зильберштейна, Я.Е. Осада, А.П. Чекмарева, Я.ГТ. Осадчего, Е.М. Кричевского, В.А. Рымова, П.И. Полухина, Ю.М Матвеева, Я.Л. Ваткина, Ю.Я. Ваткина, В.Я. Осадчего, В.Н. Данченко, А.П. Коликова, СВ. Самусева, Ю.Ф. Шевакина и других.
Способ непрерывной валковой формовки полосовой заготовки с последующей сваркой кромок токами высокой частоты является одним из наиболее высокопроизводительных при производстве прямошовных труб.
В настоящее время продолжает расширяться сортамент электросварных прямошовных труб, изготавливаемых на непрерывных трубоэлектросварочных агрегатах. При этом постоянно повышаются требования к готовой продукции, особенно к надежности сварного соединения. Технологический инструмент трубоформовочных станов призван обеспечить устойчивость полосы и качество сварного шва. Учет роста скоростей сварки привел к необходимости совершенствования технологии формовки и геометрии применяемого валкового инструмента. Поэтому возрастает роль теоретических и экспериментальных исследований, направленных на создание оптимальных методов расчета основных параметров процесса валковой формовки полосы при производстве электросварных труб.
5 Цель работы состоит в разработке эффективной методики расчета калибровки валков для формовки труб, обеспечивающей: повышение качества сварного соединения электросварных труб; снижение производственных затрат и времени на настройку труб о формовочного стана; - повышение производительности трубоэлектросварочного агрегата. Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи: определены основные методы и принципы расчета калибровок валков для производства электросварных труб; проведен анализ современных методов моделирования процессов формовки труб на трубоэлектросварочных агрегатах; проведено исследование продольных деформаций полосы при ее формовке и сварке на действующих трубоэлектросварочных агрегатах; определены режимы деформации трубной заготовки в линии трубоэлектросварочного агрегата, обеспечивающие максимальную прочность сварного соединения, снижение гофрообразования и смещения кромок при формовке; разработана методика расчета калибровки валков для формовки труб, учитывающая заданный режим распределения деформации трубной заготовки; на основе предложенной методики создана автоматизированная система расчета калибровки валков и построения чертежей рабочих валков; методика и программа расчета калибровок валков внедрена в цехе гнутых профилей ОАО «Северсталь»; произведен расчет и проектирование валковой оснастки для производства труб 020-0159 на ТЭСА «19-50», «50-76» и ПГА 2-8x100-600; изготовлены рабочие валки и произведена продукция, полностью удовлетворяющая требованиям отечественных и иностранных стандартов, распространяющихся на электросварные прямошовные трубы. Методы исследования: расчетно-аналитические; экспериментальная оценка и измерение продольных деформаций трубной заготовки; определение механических свойств сварного соединения; математическая статистика; формализация методики калибровки в виде алгоритма расчета, программирование с использованием языков Pascal 7.0, Delphi 5.0 и AutoLisp.
Научная новизна.
Получено статистически значимое регрессионное уравнение, позволяющее определять в зависимости от типа размера трубы величину продольной деформации трубной заготовки в процессе ее редуцирования в закрытых формовочных калибрах для обеспечения максимальных значений качественных характеристик сварного шва.
Проведен теоретический анализ процесса редуцирования в закрытых калибрах, на основе которого получено выражение для определения коэффициента вытяжки трубной заготовки при условии постоянства толщины стенки в процессе формовки.
Предложена новая формула расчета ширины исходной полосы для производства электросварных прямошовных труб, учитывающая продольные деформации полосы в процессе формовки.
Разработана новая методика расчета калибровки валков трубоэлектросварочных агрегатов с использованием полученной регрессионной зависимости деформации трубной заготовки в закрытых формовочных клетях от размеров трубы. На основе заданного распределения обжатий трубной заготовки по клетям трубоэлектросварочного агрегата (ТЭСА) методика позволяет рассчитывать все геометрические размеры открытых и закрытых калибров формовочных клетей, а также сварочной и калибровочных клетей.
Практическая ценность.
Предложены и внедрены новые конструкции открытых и закрытых формовочных калибров, защищенные патентами РФ.
Разработанная в диссертации новая методика расчета калибровки валкового инструмента для производства прямошовных электросварных труб малого и среднего диаметров применяется в цехе гнутых профилей ОАО «Северсталь» при проектировании технологического инструмента для производства электросварных труб и позволяет на этапе расчета учитывать все основные параметры формовки трубы, оказывающие влияние на качество продольного сварного соединения.
На основе предложенной методики создана автоматизированная система расчета и графического построения калибров рабочих валков, интегрированная в систему автоматизированного рабочего места (АРМ) конструктора валковой оснастки на базе системы автоматизированного проектирования (САПР) AutoCAD 14, что позволяет существенно сократить время и расходы на проектирование калибровок валков и повысить надежность и качество выполнения расчетов технологического инструмента.
Предложены практические принципы настройки формовочных и сварочных клетей, обеспечивающие получение качественного сварного соединения за счет контроля величины обжатия трубной заготовки в указанных калибрах.
Реализация и внедрение результатов работы: 1. Новая методика и автоматизированная система для расчета калибровок валков внедрены в цехе гнутых профилей ОАО «Северсталь» на
8 трубоэлектросварочных агрегатах «19-50», «50-76», «25-60», «10-25», «10-38», «12-63» и ПГА 2-8x100-600.
Внедрена новая конструкция первой формовочной клети с открытым калибром на ПГА 2-8x100-600 для формовки труб при двухрадиусной схеме сворачивания.
Внедрена новая конструкция последней формовочной клети с разрезной шайбой с овальным калибром на ТЭСА «19-50» и «50-76».
Новые режимы деформации трубной заготовки и их распределение по клетям формовочного стана используются при проектировании калибровок на ТЭСА «19-50», «50-76», «25-60», «10-25», «10-38», «12-63» и ПГА 2-8x100-600 для всех типов размеров производимых на них труб.
Внедрение вышеуказанных мероприятий позволило получить экономический эффект 1644.9 тыс. рублей в 2002-2004 гг. на агрегатах цеха гнутых профилей ОАО «Северсталь».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: научно-технической конференции «Северсталь - пути к совершенствованию», Череповец, 2003; V конгрессе прокатчиков, Череповец, 2003;
Международной научно-технической конференции, посвященной 85-летию научной школы МИСиС по обработке металлов давлением, Москва, 2004.
Публикации. Материалы, отражающие основное содержание диссертационной работы, опубликованы в 6 научных работах и 3 патентах Российской федерации.
Достоверность результатов и сделанных на их основе выводов обеспечивается применением методов теоретического анализа процессов формоизменения металлов при их деформации, результатами внедрения усовершенствованной технологии на промышленных агрегатах при
9 производстве товарной продукции, а также использованием пакетов современных программ для персональных компьютеров (AutoCAD 14, AutoLisp, Delphi).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, библиографического списка, включающего 114 наименований и 6 приложений. Объем работы составляет 172 страницы, 44 рисунка, 19 таблиц.
Анализ деформированного состояния полосы в процессе непрерывной валковой формовки
Впервые методика определения деформированного состояния листового материала при его конечном формоизменении была предложена Г.А. Смирновым-Аляевым и ГЛ. Гуном. Методика определения главных компонент тензора конечных деформаций состоит в следующем [48, 49]. Составляются уравнения, связывающие лагранжевы координаты материальных точек исходной полосы с эйлеровыми координатами тех же точек после формоизменения. Указанные уравнения содержат одну или несколько неизвестных функций, которые описывают геометрию тела после формоизменения. Расстояние между двумя материальными точками листа после деформации находится путем вычисления первой квадратичной формы поверхности. Главные деформации определяются через коэффициенты первой квадратичной формы, используя постулат Киргоффа-Лява. Вычисляется интенсивность деформаций и путем связывания ее с интенсивностью напряжений, определяется удельная работа деформации. Тройным интегрированием удельной работы по объему деформируемого листового материала находится полная работа внутренних сил. Полагая, что работа внутренних сил не варьируется, определение неизвестных функций, описывающих геометрию тела после деформации, сводится к нахождению минимума работы внутренних сил.
В работе [15] проф. В.А. Рымовым была предложена реализация расчетной схемы и приведен расчет напряженно-деформированного состояния полосы, при ее формовке в трубную заготовку с использованием эйлеро-лагранжевых координат. В работах [26, 50-52] нашла дальнейшее развитие расчетная схема [15] напряженно-деформированного состояния срединной поверхности трубной заготовки при многорадиусных схемах сворачивания.
Со срединной плоскостью формуемой полосы связана прямоугольная лагранжева система координат X,Y. При этом каждой материальной точке срединной плоскости поставлена в соответствие пара чисел (X,Y), неизменных в процессе формовки.
Следовательно, ръ у представляют собой закон соответствия произвольной точки срединной поверхности плоскости полосы геометрической точке срединной поверхности очага деформации. Тем самым они определяют закон перемещения точек срединной плоскости полосы.
Поскольку усилия направлены перпендикулярно поверхности очага и геометрия очага не меняется, работа внешних сил на возможных перемещениях равна нулю. Из представленных рисунков видно, что осевое волокно и все волокна, лежащие от него на расстоянии двух третей половины ширины полосы по направлению к кромке, сжаты, а остальные - растянуты. Максимальному растяжению подвергается кромка полосы. Пик деформаций сжатия осевого волокна соответствует углу формовки 193 и равен 0.0028%, а пик деформации растяжения кромок приходится на угол формовки 315 и равен 0.102%.
После того, как продольная деформация кромки достигла максимума, начинается упругая разгрузка волокна и сжатие элемента кромки до первоначальной длины. Участок разгрузки начинается при угле формовки свыше 315 и заканчивается на границе жесткого конца трубной заготовки.
Другим важным выводом [15] является то, что траектория среднего волокна формуемой полосы (прямолинейная, выпуклая, выпукло-вогнутая) незначительно влияет на местоположение максимума продольной деформации.
Методика исследования деформации трубной заготовки по клетям трубоэлектросварочного агрегата
Исследование величин вытяжек трубной заготовки и оценку качества сварного продольного соединения труб в зависимости от величины продольной деформации в формовочных и сварочной клетях проводили проводили на всех станах при двухрадиусной схеме калибровки валков.
На начальном этапе необходимо было оценить фактические вытяжки трубной заготовки при формовке прямошовных электросварных труб на действующих трубоформовочных агрегатах в формовочных клетях с открытыми и закрытыми калибрами и в сварочной клети, затем произвести экспериментальные исследования и установить численное значение вытяжки формуемой полосы в сварочной калибре, обеспечивающей наилучшие качество сварного шва.
Далее необходимо определить опытным путем зависимость величины вытяжки трубной заготовки в формовочных клетях с закрытыми калибрами, обеспечивающей максимальную прочность сварного шва, снижение гофрообразования и смещение кромок при формовке от периметра готовой трубы.
Определение величин вытяжек трубной заготовки в формовочных клетях с открытыми калибрами проводили в следующей последовательности. Перед первой формовочной клетью с открытым калибром с помощью шаблона-разметчика (рис.2.2) наносили на внутреннюю поверхности трубной заготовки две риски на базовом расстоянии L6 = 100 мм друг от друга.
Шаблон изготовлен из стали марки 4X3ВМФ толщиной 5 мм на лазерном технологическом комплексе ТЕГРА 600, предназначенном для контурного раскроя листовой заготовки (изготовитель ООО «ТЕТА», г. Москва). Точность линейных геометрических размеров шаблона на длине L6 составляет ± 0.01 мм.
Отмеченный участок полосы пропускали через группу формовочных клетей с открытыми калибрами и вырезали этот участок как часть отформованной несваренной трубной заготовки длиной / = 150 + 200 мм в районе рисок за последней формовочной клетью с открытым калибром.
Измерение фактической величины удлинения трубной заготовки Ьф производили в стационарных условиях с помощью штангенциркуля ШЦ-1-125-0.1 (ГОСТ 166-80) с предельной допустимой погрешностью измерения 0.05 мм в диапазоне измерений 0-125 мм.
Для определения фактических вытяжек в остальных клетях трубоэлектросварочного стана повторяли вышеописанную последовательность операций для группы клетей с закрытыми калибрами и сварочной клети, нанося риски на наружную поверхность трубной заготовки, фиксируя изменение расстояния между ними после ее прохождения через группу клетей и рассчитывая по формуле (2.1) фактические вытяжки для данного размера трубы.
Определение численных значений коэффициента вытяжки полосы в сварочном калибре, обеспечивающих наилучшее качество продольного сварного соединения труб проводили по следующей методике. На одном диаметре и толщине стенки трубы фиксировали настройку последней формовочной клети с закрытым калибром (зазор / между буртами валков) и сварочной клети. Перед сварочной клетью на наружной поверхности трубной заготовки с помощью шаблона-разметчика наносили две риски на базовом расстоянии L6 = 100 мм друг от друга.
Отмеченный участок формуемой полосы пропускали через сварочную клеть и после нее вырезали участок трубы длинной / = 150 + 200 мм в районе рисок и проводили замеры удлинения трубной заготовки в сварочной клети 1Ф. Величину вытяжки рассчитывали по формуле (2.1).
Затем на данном режиме обжатий полосы в сварочной клети производилась готовая продукция, от которой отбирались образцы готовой трубы длиной / 50 мм.
После этого изменяли установочный зазор между буртами горизонтальных валков последней формовочной клети с закрытым калибром на величину / + д/ при неизменной настройке сварочного калибра и повторяли операции измерения величины удлинения, расчета вытяжки и отбора образцов.
Для определения влияния на качество величины вытяжки трубной заготовки в сварочном калибре проводили стандартные испытания (на раздачу конусом и сплющивание) образцов готовой продукции, отобранных при различных режимах деформации. Кроме этого, проводили макроконтроль размеров и величины строчечности шва, а также непрерывный автоматический контроль качества сварного шва при установленном значении вытяжки с помощью неразрушающих методов контроля.
При прочих равных условиях выбирали наилучший режим деформации трубной заготовки, отвечающий максимальной величине раздачи образца трубы, удовлетворительным результатам испытаний на сплющивание и максимальному выходу годного. Затем повторяли вышеописанные действия для другого типа размера трубы.
Исследование деформации трубной заготовки в сварочном калибре
До настоящего времени регулировку давления в свариваемых кромках осуществляет сварщик, который по собственному опыту задает величину усилия на сварочных валках, изменяя их взаимное расположение. Это не позволяет осуществить оптимальную настройку сварочного калибра и точно установить необходимое усилие на сварочных валках для создания оптимального давления в нагретых кромках.
Поэтому, с точки зрения управления технологическим процессом и правильности определения размеров сварочного и других предшествующих ему калибров, процесс осадки кромок и редуцирования трубной заготовки в сварочной клети легче характеризовать показателем обжатия трубы по периметру, выраженным в процентном отношении, т.е. вытяжкой трубной заготовки. При правильно выбранной величине обжатия можно добиться значительной стабилизации технологического процесса сварки за счет гарантированного удаления (выдавливания) из зоны шва нежелательных тугоплавких окислов и строчечных дефектов, обусловленных нестабильностью нагрева, которая возникает в результате повреждений поверхностей свариваемых кромок (заусенцы, зарезы) и искажения геометрии трубной заготовки при формовке (гофры на кромках). Только при правильно выбранном значении обжатия трубы в сварочной клети можно гарантировать 100%-ную сплошность сварного шва, равномерность прочностных свойств сварного соединения по длине трубы и стабильно высокое качество. Предложенный подход позволяет:
1) на этапе проектирования технологической оснастки (калибровок валков) закладывать определенный для данного размера трубы процент обжатия трубной заготовки в сварочной клети, обеспечивающий требуемое качество сварного соединения;
2) обоснованно подходить к вопросу регулирования обжатия трубной заготовки в сварочной клети и гарантировано обеспечивать получение качественного сварного шва.
Поэтому далее необходимо было определить значения осевой деформации (вытяжки) трубы в сварочном калибре, обеспечивающие стабильно высокое качество сварного шва.
Результаты исследования влияния параметра вытяжки в сварочной клети на качество труб, полученные после оптимальной настройки положения индуктора при неизменных токовых и скоростных параметрах сварки, приведенные в табл.3.4-3.7 и на рис.3.8-3.9, показали, что зависимость имеет экстремум [34, 35]. Эксперименты проводили на трубах 021.3x1.5, 063.5x2.5, 045x2.0, 0102x4 на ТЭСА «19-50», «50-76» и ПГА «2-8x100-600». Установлено, что наибольший выход годного достигается для указанного сортамента труб с отношением % = 10-40 в диапазоне // = 1.008-1.012.
Деформация трубной заготовки с величиной вытяжки в указанном диапазоне обеспечивает необходимые сжимающие напряжения и не приводит при этом к потере устойчивости и смещению кромок. При вытяжке менее 1.008 кромки трубной заготовки недостаточно обжимаются, в отдельных случаях наблюдается образование непроваров, прочность шва недостаточна. При вытяжке в сварочной клети более 1.012 наблюдается повышенный пилообразный грат и происходит потеря устойчивости кромок, что приводит к смещению кромок и ослаблению прочности шва.
Основными причинами смещения кромок является неравномерность деформации заготовки по поперечному сечению и недостаточная жесткость заготовки перед сварочной клетью [15].
Дальнейший анализ деформирования трубной заготовки в сварочном узле позволил автору сформулировать еще один новый способ получения трубы, оформленный патентом РФ [95].
Сущность этого способа поясняется схемой формовки на рис. ЗЛО и состоит в следующем. Для водогазопроводных труб, которые работают под давлением, большое значение имеет не только отсутствие таких дефектов шва, как непровары, но и собственно прочность шва. Однако обжатие трубной заготовки со стороны сварочных валков при заданной форме и соотношении размеров заготовки, рассредоточено по всему периметру сформованной полосы и расходуется не только на сжатие кромок, но и на доформовку заготовки. В результате этого имеет место недостаточная прочность сварного шва из-за недостаточного сжатия кромок в сварочном калибре.
Прочность шва непосредственно связана с усилием прижатия кромок друг к другу в момент сварки в сварочной клети. Поэтому, для того чтобы исключить доформовку радиусов трубной заготовки в сварочном калибре и максимально увеличить усилие сжатия кромок при сохранении их устойчивости, предложено осуществлять формовку трубной заготовки перед сварочной клетью в виде овального цилиндра, со щелью, малая ось сечения которого равна диаметру сварочной клети, а боковые части трубной заготовки, сопряженные между собой, сформованы радиусом, равным радиусу сварочного калибра (рис. 3.10. а). При этом задано соотношение большой и малой осей овальной цилиндрической заготовки, обеспечивающее устойчивость кромок в Рис. 3.10. Схема формовки трубной заготовки в последней формовочной и сварочной клетях: а - последняя по ходу формовки клеть с закрытым калибром; б - сварочная клеть процессе сварки и правильную форму сваренной трубы. Кроме того, с увеличением поперечной жесткости уменьшается относительное смещение кромок в зоне сварки.
Установлено, что в случае применения двухрадиусной схемы формовки с редуцированием полосы в закрытых калибрах наиболее предпочтительная величина овализации (отношение большой оси к малой) в последней формовочной клети составляет у =1.02-1.05. Боковые части трубной заготовки формуют до получения радиуса равного радиусу сварочного калибра с целью исключения доформовки боковых частей заготовки в сварочном калибре (рис. ЗЛО. б). При этом усилие со стороны валков сварочного калибра сосредоточено главным образом на сжатии кромок. Центры радиусов при этом находятся на большой оси сечения овального цилиндра, чем дополнительно обеспечивается увеличение усилия сжатия свариваемых кромок. Сопряжение двух боковых частей профиля выполнено по дуге окружности, чтобы исключить образование рисок на поверхности заготовки.
Экспериментально установлено, что при отношении большой оси овального цилиндра к малой менее 1.02 кромки заготовки сжимаются недостаточно, возможно образование непроваров, прочность шва низкая.
При отношении большой оси овального цилиндра к малой более 1.05, обжатие кромок слишком велико, что приводит к увеличенному грату, также возможна потеря при этом устойчивости кромок в сварочном калибре и, как следствие, образование дефекта смещение кромок.
Новый способ производства электросварных прямошовных труб был реализован на трубоэлектросварочном агрегате «19-50» цеха гнутых профилей ОАО «Северсталь». В восьми горизонтальных и семи вертикальных клетях из полосы 1.5x131 мм осуществляли непрерывную многопереходную формовку трубной заготовки для трубы диаметром 42 мм в виде овального цилиндра со щелью, малая ось которого Н равна диаметру последующего круглого сварочного калибра диаметром 43 мм (по диаметру свариваемой трубы), а большая ось В имеет длину 43.47 мм. Причем заготовку формовали до получения сопряженных боковых частей с радиусами 21.5 мм, равными радиусу сварочного калибра, центры которых находятся на большой оси овального цилиндра, а отношение большой оси к малой составляет В:Н = 43.47 мм : 43 мм =1.035. Кромки сформованной трубной заготовки нагревали токами высокой частоты с помощью кольцевого двухвиткового индуктора и осуществляли сварку обжатием в сварочном круглом калибре. От готовой трубы отрезали образцы длиной 100 мм, проводили макроконтроль уровня сварного грата и оценивали прочность сварного шва испытанием на раздачу.
Расчет ширины исходной заготовки и диаметров по дну калибров горизонтальных клетей
Как отмечалось в главе 1, для расчета ширины исходной полосы при производстве электросварных прямошовных труб наиболее широкое распространение получила методика Б.Д. Жуковского [31,32], полученная на основе обобщения опытных данных. Ширина исходной полосы в данной методике рассчитывается по формуле (1.19). Входящие в нее припуски на ширину полосы представляют собой эмпирические коэффициенты, которые рекомендуют принимать согласно рекомендациям табл. 4.1 [26].
Расчеты ширин полосы для различных типов размеров труб по указанной выше методике Б.Д. Жуковского представлены в табл.4.2. Из приведенных в табл. 3.2 данных видно, что для одного типа размера трубы ширина исходной заготовки может варьироваться в пределах ±2.0 мм, а вытяжки трубной заготовки в процессе формовки отличаются более чем в 2-2.5 раза. Причем для ряда труб вытяжки в формовочном стане отличаются в 4-5 раз.
Входящий в формулу (1Л9) припуск на сварку АВС (на образование сварочного грата) включает в себя количество металла, удаляемого в процессе горячей осадки свариваемых кромок во внутренний и наружный грат [32]. На практике процесс высокочастотной сварки труб давлением с оплавлением всегда реализуется с редуцированием трубной заготовки в сварочной клети [93], Таким образом, можно говорить о том, что часть припуска на изменение ширины исходной полосы в формовочных клетях АВФ должна быть задействована в сварочной клети для обеспечения необходимого усилия сжатия кромок и получения удовлетворительного качества сварного шва. Такая ситуация приводит к нестабильному режиму деформации трубной заготовки в процессе формовки, особенно в закрытых калибрах, появлению дефектов формовки и снижению качественных характеристик сварного соединения.
Для устранения вышеуказанных недостатков ширину исходной заготовки предлагается определять с учетом заданного распределения деформации трубной заготовки в соответствующих группах клетей по формуле К, = 4A,-SO)/WA A- +ДВ„ (4-І) где D0- диаметр готовой трубы, мм; S0 - толщина стенки трубы, мм; М(іф,г. " вытяжка трубной заготовки во второй формовочной группе клетей; //„ - вытяжка трубной заготовки в сварочной клети; //е- вытяжка трубной заготовки в калибровочных клетях; АВСй- припуск на оплавление кромок и образование грата. ON Величина вытяжки трубной заготовки в формовочных калибрах с разрезной шайбой (вторая формовочная группа) у.11ФГ- определяется по полученной в главе 3 зависимости (3.18), учитывая выражение (3.1). Численное значение рационального обжатия трубной заготовки по периметру в сварочной клети принимается в соответствии с установленным в главе 3 диапазоном значений: „=1.008-1.012. В калибровочных клетях трубоэлектросварочных станов величина обжатия по диаметру принимается обычно равной д. =1.007-1.013[103]. Результаты расчета ширины исходной заготовки по предлагаемой методике приведены в табл.4.3.
Исследования [104] показали, что максимум продольной деформации кромки можно уменьшить за счет придания среднему по ширине формуемой полосы (осевому) волокну криволинейной траектории. При схеме формовки полосы с криволинейным волокном величина продольной деформации кромок трубной заготовки значительно уменьшается по сравнению с аналогичной схемой при прямолинейном осевом волокне [105]. Данная схема достигается за счет приращения диаметра рабочего валка по дну ручья калибра [106].
