生产薄壁不锈钢管过程中容易产生缺陷及弯曲难点分析

  浙江至德钢业有限公司针对薄壁不锈钢管，在全自动数控管材弯曲成形装备上加工过程中出现的椭圆率、壁厚减薄及管材弯曲回弹等管材弯曲成形缺陷的研究，利用三维软件UG建立管材成形机构的简化三维模型，并使用有限元分析软件建立与实际的薄壁不锈钢管推弯成形工艺参数相符的有限元模型，通过实验验证证明有限元模型的正确性。利用正交实验来分析不同工艺参数对管材弯曲段截面椭圆率、管材弯曲段外侧壁厚减薄以及管材弯曲成形后管材回弹角度的影响，并构建多指标正交实验矩阵分析模型得出薄壁不锈钢管弯曲工艺参数的最佳组合及其敏感度的排序。从而向工艺工程师提出具有合理性的指导和建议，降低产品的不良率，缩短工艺工程师的工艺设计时间，提高企业生产效率及高经济效益。最后根据分析原理、过程及结果，设计编写管材弯曲成形专用软件，提供快速管材弯曲成形工艺参数选择的方法。

 1. 通过对管材下料、定位、弯曲及卸料等机构进行原理分析，设计了管材自动上料、管材自动弯曲及管材自动卸料机构及其控制系统。

 2. 根据实际生产过程中管材推弯的工艺参数，利用三维软件UG以及有限元分析软件ABAQUS建立薄壁不锈钢管推弯模型。并通过与实验结果及理论值的进行对比分析，证明有限元分析结果以及边界条件的正确性。

 3. 设计正交试验，并利用数值模拟分析管材的主要影响因素，如：相对弯曲半径、硬化系数、推弯长度、摩擦系数、推弯速度、芯棒深入长等，分析对管材推弯成形质量的影响。

 4. 通过构建多指标正交实验矩阵分析模型得出薄壁管材弯曲工艺参数的最佳组合及其敏感度的排序，为工艺工程师提供理论支持以及解决问题的新方法。

 5. 通过对管材推弯结果的分析以及得出管材推弯成形最佳工艺组合的方法，设计管材弯曲成形专用软件，进一步减少工艺工程师的工作量提高工作效率。

 第一章：绪论。简要阐明了本课题研究的意义以及国内外研究现状，并阐述管材推弯成形的特点以及常见的成形缺陷，并介绍本文的主要研究内容以及论文结构。

 第二章：管材自动弯曲成形装备结构及控制系统设计。本章简要从结构和控制两部分对管材自动弯曲成形装备及控制进行了方案设计，并对各部分控制系统以及故障报警系统进行了设计以及各环节故障点的预设。

 第三章：薄壁不锈钢管推弯实验及模型验证。对管材成形缺陷的理论研究，进行管材推弯实验采集实验数据，再建立三维动态显性的模型，进行数值仿真分析，然后将管材推弯实验结果、理论值与有限元分析结果对比分析。并通过验证管材推弯有限元模型以及边界条件的正确性。

 第四章：薄壁管材推弯工艺参数灵敏度分析。设计正交试验，并通过数值模拟分析管材的主要影响因素，如：相对弯曲半径、硬化系数、推弯长度、摩擦系数、推弯速度、芯棒深入长等对管材推弯成形质量的影响。并通过构建多指标正交实验矩阵分析模型，综合评价后按灵敏度绝对值大小得出主要影响因素的排序及其最佳工艺参数组合，为工艺工程师提供理论支持以及解决问题的新方法。

 第五章：管材成型过程分析系统开发。通过对管材推弯结果的分析以及得出管材推弯成形最佳工艺组合的方法，设计管材弯曲成形专用软件，进一步减少工艺工程师的工作量提高工作效率，为实际生产提供一定指导。

  浙江至德钢业有限公司经过多年生产薄壁不锈钢管经验，发现在薄壁不锈钢管生产过程中，主要缺陷如对于轧制薄壁管， 常见缺陷有裂纹、 折叠、 分层、 夹杂、 白点和重皮等， 对于焊接薄壁管， 常见的缺陷为寒风缺陷， 一般位裂纹， 气孔， 夹渣， 未焊透等。