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二手制管机械设备挤压辊孔型与上压力

发布时间:2021.02.23

挤压辊是二手制管机械设备生产用辊中最重要的轧辊,是焊接三要素中挤压力的施力体,施力效果由孔型决定。孔型可分为单半径、双半径、椭圆、槽型和异形等种类。其中,单半径挤压辊孔型最具代表性。

 

单半径挤压辊孔型

 

单半径挤压辊孔型,顾名思义指孔型由单一半径构成。

根据挤压装置不同,有单半径两辊式、三辊式和多辊式,而两辊式单半径挤压辊孔型在焊管行业应用最广、历史最长、使用经验最丰富。

 

两辊式挤压辊的工作原理

 

当成型管筒进入挤压辊孔型后,一方面管坯边缘被高频电流迅速加热至1250~1450°C,同时又受到强大挤压力F作用,促使处于熔融状态且被挤压到一起的管坯边缘相互结晶,形成焊缝和内外毛刺;另一方面,管坯边缘在强大挤压力的作用下,时刻存在往辊缝外跑的趋势,孔型上边缘因之形成对管坯边缘的上压力f1。

 

所谓上压力是指,源自挤压力派生出来的、位于挤压辊孔型上最边缘处、对管坯边缘形成的径向力,见图1.

 

二手制管机械设备

F→挤压力;f1→上挤压力;f2→侧压力,

α→焊花飞角;δ→辊缝;

r1→孔型上缘倒角;r2→孔型下缘倒角;Rj→挤压辊孔型半径

 

上压力对实现管坯边缘平行对接与焊缝质量至关重要!!

上压力大,则对管坯边缘控制能力强,能有效抑制管坯边缘往辊缝跑,确保焊缝平行对接;反之,上压力小,控制能力则弱,管坯边缘易往辊缝处跑,形成尖桃形,进而影响焊缝强度。长期以来,挤压辊孔型上压力的作用并没有真正引起人们的足够重视,可以毫不夸张的说,虽然上压力由挤压力派生而来,但是,就对二手制管机械设备焊接质量的影响而言,上压力的作用甚至超过挤压力本身。

 

挤压力与上压力的关系

 

我们在使用二手制管机械设备传统挤压辊施加挤压力的时候,经常会遇到这种尴尬情况:明明知道焊缝外毛刺已经很大了,不能再增大挤压力了,可是基于焊缝强度的原因,又不得不继续增大挤压力。然而,分解挤压力后发现,每当这种时候,增强焊缝强度所需要的其实并不是挤压力,而是上压力。或者说,传统挤压辊孔型的上压力严重欠缺,在挤压力F挤中只有极少数转变成上压力F上。参见公式1

 

二手制管机械设备

φ50mm X 2mm焊管为例,令Rj=25.3mm,单边辊缝间隙δ取1.2mm,那么上压力只有挤压力的4.47%。而且,因δ通常只在0.5~3mm间取值,故管径越大,上压力越小。由此可见,要想增大上压力,只能另找途径。

 

增强挤压辊孔型上压力的措施

 

增强传统二手制管机械设备两辊挤压辊孔型上压力的措施可以从以下4个方面入手:

 

1)尽可能减小孔型上缘倒角r1。挤压辊孔型上压力对管坯边缘的施力点前移。当倒角从r1减小到r后,圆弧切点从A移到B,即孔型上压力的施力点从A前移至B点,如下图所示:

 

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一般地,当r1减小1mm时,可相应地约增加对管坯边缘弧长1mm的管控;也就是在不减小辊缝的前提下,孔型距管坯边缘更近,管坯边缘的自由度因而更小。虽然A到B增加仅1mm左右,可是对单边只有2mm不受控的管坯边缘来说,它使不受控区域缩减了50%,从而能够有效地消除管坯边缘尖桃形,实现平行对接。

 

2)适当减小挤压辊辊缝δ。减小辊缝直接使上压力施力点向管坯边缘移动,但是减小量及其有限。

 

3)正确调整挤压辊。挤压辊实际辊缝有上下相同、上大下小和上小下大三种状况,后一种辊缝状况有利于增强挤压辊孔型上压力。

 

4)选择恰当的挤压辊孔型半径。孔型大,则上压力弱,反之,则上压力强。

 

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