一家专注流体压力成形技术
【作 者】马立东;陈硕;孙跃文
【引 言】
随着焊管需求量的日益增加[1]，高频焊管成形工艺受到越来越多关注。高频焊管成形工艺发展过程大致分为3个阶段:辊式成形技术、排辊成形技术和FFX (Flexible Forming Excellent)成形技术[2]，其中高品质的HFW (High Frequency Welded)焊管成形均采用排辊成形和FFX成形的方式。FFX成形技术出现在20世纪90年代后期，日本中田制作所利用有限元数值仿真为核心的计算机辅助工程技术对直缝焊管辊式成形以及排辊成形方式进行了科学系统的分析并开发出了FFX成形技术[3-4]。 FFX成形原理是利用渐开线的辊面将板带从边部到中心逐次辊弯。由于采用渐开线辊面使得初成形轧辊具有共用的特点，此外，还具有成形推力大、精成形轧机负担小以及投资成本低等优势。焊管成形过程中存在非常复杂的弹塑性大挠度弯曲变形问题[5]，对其理论分析非常困难。有限元方法是目前最精确、最有效的模拟方法[[6]，于恩林等和徐树成等[7 - 8]采用不同单元对板带大挠度弯曲进行了有限元仿真。
目前，国内对于辊式成形和排辊成形的仿真分析较多，但是对于FFX成形初成形段的变形研究鲜见报道。本文主要利用ABAQUS动力显式弹塑性有限元方法[[9]，对X168 mm焊管FFX成形中初成形段的成形过程进行动态仿真，通过分析焊管成形各道次的几何变形和横向等效塑性应变的分布，试图找到焊管在成形过程中的成形规律及初成形阶段的加工硬化规律，最后将仿真数据和实验数据对比来验证有限元仿真的正确性。
【结 论】
（1）通过有限元模型分析了FFX成形初成形段板带的等效塑性应变分布，发现板带在不同位置截面的等效塑性应变呈“L”状分布，同时板带边部的PEEQ值在依次经过每道次轧辊时均有所增大。可为焊管生产提供参考，避免生产过程中板带边部发生较大的加工硬化现象。
（2）分析了板带在初成形段的几何变形，发现采用FFX成形工艺板带的整体变形均匀，边缘曲线光滑，没有边浪和鼓包产生，与现场观察情况一致。同时，对初成形段不同位置板带开口距离仿真值与实测值进行了比较，误差范围为1. 64%~4. 49%，验证了有限元模型的正确性。因此采用有限元手段对边浪和鼓包等缺陷进行预测是可以的。
以下是正文：
