对称式三辊矫圆工艺研究

摘要

为揭示对称式三辊矫圆原理,优化矫圆策略,对三辊矫圆工艺进行理论解析和试验研究。基于平面曲梁纯弯曲弹复方程,采用双线性简单随动强化模型,通过数学归纳法建立往复弯曲弹复曲率方程和弹复曲率统一方程。理论解析结果表明:管坯周向不同初始曲率的管壁微段在矫圆加载过程中经历多次往复弯曲湮灭了初始曲率的差异,最终使各管壁微段弹复后曲率统一。通过几何关系,建立上辊压下量、弯曲曲率半径和弹区比的定量关系,进而可实现上辊压下量的预测。三辊矫圆试验验证了对称式三辊矫圆原理。试验结果表明:随着弹区比减小,残余椭圆度逐渐减小,当弹区比接近40%时,残余椭圆度接近0.3%,远小于美国石油管道协会API 5L的规定。同时验证了在小变形范围内,残余椭圆度与初始椭圆度关系不大。