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　　　板邊預(yù)彎作為直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線的主要工序之首，對(duì)直縫埋弧焊鋼管的質(zhì)量影響很大。其目的是同時(shí)完成鋼板兩邊的彎曲變形，使鋼板兩邊的彎曲半徑達(dá)到或接近所需鋼管的半徑，從而保證鋼管開(kāi)口區(qū)域的幾何形狀和尺寸精度。早期的直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)中沒(méi)有預(yù)彎工藝，至60年代在美國(guó)的麥基波特廠部分機(jī)組才出現(xiàn)預(yù)彎技術(shù)，70年代預(yù)彎技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到極大重視和發(fā)展[1]。鋼板的預(yù)彎分輥式預(yù)彎和模壓式預(yù)彎兩種。輥式預(yù)彎屬于早期的預(yù)彎工藝，適用于薄鋼板，模壓式預(yù)彎屬于后來(lái)發(fā)展的較先進(jìn)的預(yù)彎技術(shù)，可用于厚板的彎曲成型，現(xiàn)今的JCOE和UOE直縫埋弧焊管生產(chǎn)中普遍采用模壓式預(yù)彎技術(shù)。該工藝可得到十分理想的板邊形狀，有效防止成型后的管筒呈尖嘴“桃形”和擴(kuò)徑時(shí)開(kāi)裂[2]。本文利用MSC.MARC軟件的回彈計(jì)算技術(shù)，對(duì)模壓式預(yù)彎工藝進(jìn)行數(shù)值模擬，合理選擇模具形狀、預(yù)彎卷角、預(yù)彎長(zhǎng)度等，從而保證直縫埋弧焊接鋼管的預(yù)彎質(zhì)量。
　　
　　1模壓式預(yù)彎工藝方案
　　
　　模壓式預(yù)彎，是采用兩套模具同時(shí)對(duì)鋼板的兩邊進(jìn)行加壓從而使鋼板彎曲得到所需弧度。操作步驟為：根據(jù)鋼板寬度調(diào)整模具位置，鋼板放置入上下模間，上模固定，兩壓力機(jī)下模同時(shí)上頂進(jìn)行折彎，待兩下模下降、鋼板送入又一步長(zhǎng)后，重復(fù)以上過(guò)程直至鋼板兩邊同時(shí)完成預(yù)彎。
　　
　　由于模具的對(duì)稱性，故選取一邊詳細(xì)分析模具形狀。上模和下模均采用優(yōu)化的漸開(kāi)線形狀，而非簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)圓的一段。因?yàn)樵娇拷暹吿幥首兓酱螅貜椓恳蚕鄳?yīng)增大。為了最終得到標(biāo)準(zhǔn)的圓管，模具的弧線從左到右必須有個(gè)半徑漸漸增大的趨勢(shì)，A點(diǎn)即為漸開(kāi)線終點(diǎn)。其中下模的基圓半徑比上模大，上模的曲率半徑比下模大。鋼板從A點(diǎn)開(kāi)始逐漸變形，變形處的曲率半徑減小，力臂逐漸縮短，機(jī)器的壓制力逐漸增大。當(dāng)力臂減小到一倍板厚(即到達(dá)C點(diǎn))時(shí)，變形結(jié)束。此時(shí)，壓制力最大，預(yù)彎寬度為B，預(yù)彎角度為α。
　　
　　2數(shù)值模擬
　　
　　為了便于對(duì)板料彎曲過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變以及對(duì)回彈前后應(yīng)力的變化進(jìn)行分析，利用MSC.MARC軟件對(duì)預(yù)彎變形進(jìn)行精確模擬。
　　
　　2.1模擬參數(shù)設(shè)置
　　
　　采用簡(jiǎn)化的上模和下模。材料選擇第一代管線系列鋼X52級(jí)(相當(dāng)于日本TS52K鋼)，其力學(xué)性能參數(shù)如。
　　
　　2.2網(wǎng)格劃分要點(diǎn)
　　
　　由模具特點(diǎn)和金屬流動(dòng)規(guī)律可知，鋼板由右至左變形程度是逐漸增大的，為了模擬結(jié)果的精確，因此網(wǎng)格劃分中設(shè)置u方向的偏轉(zhuǎn)系數(shù)(-0.2)，使得網(wǎng)格由右至左逐漸由疏至密。另外，由于此變形屬于大變形，網(wǎng)格到后來(lái)變形嚴(yán)重，初始預(yù)定的網(wǎng)格劃分很難適應(yīng)在不同時(shí)間點(diǎn)上變量的空間分布變化，為了以合理的計(jì)算成本獲得精度較高的分析結(jié)果，采用網(wǎng)格自適應(yīng)有效的加密接觸區(qū)網(wǎng)格。
　　
　　2.3應(yīng)力分析
　　
　　上述變形過(guò)程中，橫截面上不受剪力和彎矩，在縱截面上受始終垂直于中性層的彎矩作用，屬于純彎曲梁變形。隨著變形的進(jìn)行，以縱向中性層為分界，上部縱向纖維縮短，下部縱向纖維伸長(zhǎng)。在應(yīng)力上表現(xiàn)為上部受壓應(yīng)力，數(shù)值呈負(fù)值;下部受拉應(yīng)力，數(shù)值呈正值，所示。當(dāng)下模上行到最高點(diǎn)時(shí)，機(jī)器壓制力達(dá)到最大值，等效應(yīng)力也達(dá)到最大，其分布從右至左逐漸增大，下模撤回后，板料回彈同時(shí)伴隨應(yīng)力釋放，板料自由端回彈最大，應(yīng)力幾乎釋放到零。