|
Процесс формовки и сварки штрипса
в трубу на непрерывных станах печной сварки осуществляется валками.
Ось формующего калибра расположена на расстоянии 12— 20 мм ниже оси 2—калибра сварочных валков. Благодаря этому между первой и второй парой валков
происходит дальнейшее сближение (свертка) кромок штрипса (внеконтактная
деформация) — это третий участок очага деформации.
Во второй паре валков (сварочных) продолжаются свертка
штрипса до соприкосновения его кромок и уменьшение диаметра трубы
(редуцирование) для создания необходимого давления на кромках и сварка.
При формовке трубной заготовки на непрерывных станах в
кромках штрипса возникают продольные растягивающие напряжения. Любая точка
поперечного сечения очага деформации, за исключением середины штрипса,
получает как продольное, так и поперечное (свертка) движение. Траектория
движения любой точки представляет собой пространственную кривую. Точки
сечения проходят неодинаковый путь из-за их различного перемещения в
поперечном направлении. Наибольший путь проходят точки, расположенные на
кромках штрипса. Различие в пути компенсируется благодаря удлинению волокон в
продольном направлении под действием растягивающих напряжений. Поэтому
возникающие напряжения максимальны в кромках и по мере приближения к
центральной продольной части штрипса должны уменьшаться до нуля. По данным П.
Г. Гилева , наибольшее удлинение кромок происходит на втором участке очага
деформации и оно составляет 2% при общем удлинении кромок в очаге не более
2,3—5%. Чем больше угол наклона кромок к продольной оси, тем больше удлинение
кромок.
Так как наибольшее удлинение кромок штрипса происходит в
первой паре валков (формующих), то с увеличением их диаметра угол наклона
кромок уменьшается (так как увеличивается длина контактной поверхности), а
следовательно, уменьшается и удлинение кромок.
Удлинение кромок может быть уменьшено при снижении пол
ного угла свертки в формующем калибре. Чрезмерное
удлинение кромок приводит к образованию складок (гофров) и Еедет к браку при
сварке — соединению кромок штрипса внакладку («нахлест»).
напряженное состояние металла при формовке полосы. По оси
у действует тангенциальное напряжение ах: на внешней поверхности —
растягивающее, а на внутренней — сжимающее. Нейтральное сечение расположено
посредине толщины штрипса. По оси г действует продольное растягивающее
напряженке ot. При натяжении полосы продольное растягивающее напряжение о1 в
середине полосы не будет равно нулю (пунктирная линия). По оси х действует
радиальное напряжение сжатия ог, величиной которого можно пренебречь. Во
внеконтакт- ной области максимальное значение аг соответствует середине
толщины полосы (пунктирная линия). На внутренней и наружной поверхности
полосы аг = 0. При свертке штрипса можно принять плоскую схему напряженного
состояния металла.
При деформации штрипса в сварочном калибре напряженное
состояние металла изменяется: будет действовать сжимающее тангенциальное
напряжение ох по всей толщине штрипса (вместо гиба — редуцирование), а
радиальное напряжение аг увеличивает свое значение.
Плоская схема напряженного состояния при гибе сменяется на
объемную схему напряженного состояния при редуцировании.
На устойчивость трубы оказывают влияние температура
штрипса, его разнотолщинность и форма сварочного калибра. Поэтому увеличение
установленных практикой обжатий возможно только путем изменения одного из
перечисленных факторов.
Весьма эффективным мероприятием, позволяющим повысить
устойчивость трубы при сварке, является увеличение неравномерности нагрева
штрипса по ширине. Увеличение верхнего диаметра валка сварочной клети
способствует большему натяжению середины штрипса, т. е. меньшему удлинению
кромок, и тем самым позволяет избежать таких видов брака, как «нахлест» и
вмятины и несколько увеличить устойчивость трубы.
|