MS1180方管连续辊弯成形角部开裂机理

作     者：张建邦 刘晓立 黄素霞 李河宗 崔衍亮 闫宾 闻海强 ZHANG Jianbang;LIU Xiaoli;HUANG Suxia;LI Hezong;CUI Yanliang;YAN Bin;WEN Haiqiang

作者机构：河北省智能工业装备技术重点实验室(河北工程大学)河北邯郸056038 潍坊瑞孚冷弯设备有限公司山东潍坊261057 安阳工学院机械工程学院河南安阳455000 

出 版 物：《哈尔滨工业大学学报》 (Journal of Harbin Institute of Technology)

年 卷 期：2024年第56卷第8期

页      面：153-162页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：山东省科学技术厅基金(2022TSGC2510) 河北省教育厅基金(QN2021209) 

主　　题：辊弯成形 超高强钢 方矩形管 开裂 有限元分析 

摘      要：方矩形管在辊弯成形中会产生角部开裂现象,这已成为严重制约方矩形管质量的关键问题,为解决其角部开裂缺陷展开深入研究,寻找控制开裂缺陷的方法。首先通过对MS1180进行单轴拉伸、缺口拉伸和平面应变实验得到了材料的力学特性,并分别利用3种拉伸试验将Ayada、Rice-Tracey和标准化Cockroft-Latham准则进行校准,得到了预测误差最小的一种断裂准则,并以此构建了方矩管辊弯开裂模型。其次利用辊弯成形COPRA RF设计软件和有限元MARC仿真专业软件,结合生产实际条件建立了方矩形管连续辊弯成形三维有限元模型,并进行辊弯实验验证模型的准确性。最后采用扫描电镜和金相显微镜对方矩形管开裂件以及断口进行微观观察,针对性的利用有限元模型探究了方矩形管连续辊弯成形时应力-应变分布规律,并分析了道次数量、角部成形半径和机架间距对方矩管角部应力-应变分布的影响。结果表明:发现材料起裂点位于角部近外层,对开裂断口进行分析,得到其开裂方式为准解理开裂,角部剪切面上所受的主应力过大导致其开裂;增加辊弯道次数量、方矩形管角部成形半径以及机架之间的间距能有效减少开裂问题的出现,为以后解决方矩形管角部开裂问题提供了理论基础。