【摘要】：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)高壓成形過程產(chǎn)生影響。因此本文擬采用隨焊沖擊碾壓的方法來減小焊接殘余應(yīng)力,解決有縫管在內(nèi)高壓成形過程中焊縫脹裂的問題。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)通過隨焊沖擊碾壓降低應(yīng)力來控制內(nèi)高壓管脹裂提供了理論依據(jù)。針對(duì)無縫管、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)高壓成形過程中的應(yīng)力應(yīng)變演變行為。研究結(jié)果表明:無縫管在脹形區(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,但其在過渡區(qū)均勻化焊接殘余應(yīng)力的能力減弱,在過渡區(qū)會(huì)產(chǎn)生271 MPa的軸向拉伸殘余應(yīng)力,有縫管在過渡區(qū)易發(fā)生縮頸而破裂失效。而隨焊沖擊碾壓管在過渡區(qū)的軸向拉伸殘余應(yīng)力僅為114 MPa。通過對(duì)比無縫管、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)。
[Abstract]:With the development of inner-high-pressure forming technology, this technology has been widely used in industry. It is necessary to weld the longitudinal seam of the tube blank before forming the welded tube under high pressure. However, the welding residual stress and deformation produced by the welding process will inevitably affect the forming process of the inner high pressure. In this paper, the method of percussion rolling with welding is proposed to reduce the residual stress of welding and to solve the problem of weld expansion and crack in the process of high pressure forming of welded pipe. The experiment and finite element analysis of 304 stainless steel thin pipe welding are carried out. It is found that the residual tensile stress of weld can be significantly reduced by using impact rolling mechanism with welding and selecting appropriate welding parameters. This provides a theoretical basis for controlling the expansion and cracking of the inner high pressure pipe by reducing the stress by impact rolling with welding. For seamless pipe, common slit tube and impact rolling pipe with welding, the simulation experiments of internal high pressure forming were carried out after welding. The stress and strain evolution behavior of various pipe fittings during internal high pressure forming is analyzed. The results show that the seamless tube produces a circumferential tensile residual stress of 560 MPa in the bulging region and the wall thickness thinning rate of the region is 4. The extrusion action of the punch can reduce the axial residual stress of the weld, but its ability to homogenize the residual stress in the transition zone is weakened, and the axial tensile residual stress of 271 MPa will be produced in the transition zone. The slit pipe is prone to necking and failure in the transition zone. However, the axial tensile residual stress of impact rolled pipe with welding is only 114 MPa. in the transition zone. By comparing the stress distribution of seamless pipe, common seam welded pipe and impact roller compacted pipe with welding after high pressure forming, The influence of welding residual stress on internal high pressure forming is obtained. The axial welding residual stress is the unfavorable factor in the process of internal high pressure forming, which makes the axial compression residual stress of welded pipe changed into axial tensile residual stress. The welded pipe is easy to swell and crack. However, the residual stress of axial welding can be reduced by impact rolling with welding, which can effectively alleviate the expanding and cracking tendency of inner high pressure pipe.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG404;TG39

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本文編號(hào)：2265209