螺旋焊管的成型

螺旋焊管在工业制造过程中有辊子外控成型和内控成型两种方式，通常采用外控成型方式。螺旋焊管在实际工业制造过程中辊子外控成型设备。因此本文模拟过程中也以此方法为依据进行分析。

螺旋焊管的成型过程属于一个空间大变形的过程，其成型过程如图2-2所示。螺旋焊管生产过程中钢带与管体轴线之间呈一定角度进行递送，在成型过程中共有7组成型辊设定在固定位置，每组辊有5个，其轨迹按照螺旋线设定，每组辊子的升角为20°，设定好相应地成型棍列位置参数后，使钢带缓慢递送。螺旋焊管制造过程中，内外焊位置在管子两端，随着钢带的移动，最底端的内焊开始，转过大约1/2个圆之后进行外焊，这是为了使内焊后焊缝处得到充分冷却，保证的焊接过程的连续性和科学性，最大地优化了焊接过程。

工业制造过程中，螺旋焊管的弯曲成型与焊接过程共同进行，板料在棍子的送进过程中同时进行螺旋焊管的焊接，本文为了研究螺旋焊管焊接过程中残余应力的分布规律，因此将螺旋焊管的成型过程与焊接过程分开研究，本章主要研究螺旋焊管在弯曲成型过程中管内应力的分布情况，对后文中焊接过程产生的焊接残余应力做好铺垫，同时也可以得出最优化的成型工艺，使螺旋焊管在弯曲成型过程中没有缺陷，为焊接过程做好准备。

螺旋焊管板宽B=1542mm，管径D=1219mm，壁厚tc=18.4mm。螺旋焊管成型共有7组棍子，每组5个。0#棍子送进板带，1#和3#棍子成型，2#棍子通过下压量确定螺旋焊管需要的管径及成型角度，成型过程中每组棍子的位置固定。其中每个辊子长280mm，棍子直径150mm。板料与成型后的圆筒所成角度为65°，进给速率为1.7m/min，板料长度10000mm。板料与辊子之间为滚动摩擦，其摩擦系数设为0.2，其成型棍组编号如图2-2，根据其特点及成型参数可以确定有限元仿真模型。通常情况下，2#辊的压下量在与板料相切的基础上再次压下量控制在6-9mm之间，成型角控制在60-65°之间，这样可以得到良好成型的螺旋焊管。螺旋焊管在成型过程中进行焊接，先内焊后外焊，内焊与外焊之间大约相差半个螺旋线。固定规格的螺旋焊管需要确定固定的棍子位置。

本章研究了螺旋焊管的成型过程以及影响螺旋焊管成型过程时成型参数（成型角、下压量）对螺旋焊管成型的影响，优选出最合适的成型参数。管径D=1219mm，壁厚tc=18.4mm的螺旋焊管，弯曲成型过程中最优选的参数为成型角61°，下压量7.5mm，螺旋焊管成型过程中，2#辊下压位置始终处于应力峰值所在，管内、外表面均表现为拉应力，在板料经过2#辊继续前进过程中，板料由于回弹等因素，使应力得到进一步释放，管内应力分布开始均匀，弯曲成型过程中应力平均水平可达到350MPa左右。