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主題詞:輥彎成型異型管加工硬化應力分析

序言:由圓管加工成方矩形管的輥式冷彎成型的主要變形方式為橫向彎曲變形，而彎曲最大的部位是方矩形管的角部。為此，我公司對焊管Q235成型的各種規格方矩型管進(jìn)行許多試驗，利用硬度儀對現有的方矩形管產(chǎn)品的內外角進(jìn)行硬度分析。從對方矩形管的成型進(jìn)行受力分析可知，角部主要變形為彎曲變形，另外附加變形有縱向拉伸變形、扭曲變形等。

試驗條件:實(shí)驗中所用設備如圖1所示，采用試樣材質(zhì)為Q235

試驗結果和考察:加工后不同位置的硬度比較:取-矩形管為樣,分別在角部、平直段取樣(如圖2所示)做硬度測量,其結果如下表2、3和圖3、4、5所示。

表2  1#、2#樣周向硬度分部

通過(guò)以上的圖表數據可以分析出如下結果:
比較1#、2#式樣的硬度，1# 式樣的硬度值高于2#試樣，主要是因為1#試樣在變形過(guò)程中有彎曲部分，變形量較2#試樣大，由于加工硬化作用使Hv1#> Hv2#, 且在1#、2#試樣中，Hv內> Hv外> Hv中>;就1#、2#試樣相比, 2#的硬度分布均勻，1#硬度外層起伏較大，這主要是因為1#是角部，變形量大，內外表層表面應力狀態(tài)不同。外表面為拉應力，內表面為壓應力。內層二向壓應力使微觀(guān)晶粒組織變的細小致密，由于晶粒細化作用則內層硬度最高;在外層受兩向拉應力，使之微觀(guān)結構變得細長(cháng)，內應力增加，硬度也較高;而中部由于是冷彎生產(chǎn)，只有最外層扎輥施力使之變形，因此彎曲變形作用-般滲透不到中層，故硬度也較低，使之從斷面上看，內、中、外變形不均，硬度呈現內高，外次之，中心層最小現象。就成品與原料相比，原料硬度分布均勻，，成品分布不均勻且硬度值較高，同樣還是由于加工硬化，金屬流動(dòng)不均勻性造成的。其平均的硬度差值如下:

內表層: Av方矩型管-Av 圓管=158
外表層: Av方矩型管-AV 圓管=90
中心層: Av方矩型管-AV 圓管=52
對于復雜截面的異型管(如圖6所示)
角部硬度分布情況見(jiàn)下面7、8、9、10和表3、4

表4 2#樣周向及徑向硬度分布表

由以上圖表可見(jiàn)大變形的異型管較普通的方矩型管硬度 分布規律性不明顯。1# 樣件其角部近90度變形量較2# 樣件小，其規律較明顯,周向硬度排布為:內層硬度>外 層硬度>中心層硬度,而變形量較大的2#樣件它的周向 硬度分布較雜亂，總的趨勢為:內層硬度>外層硬度> 中心層硬度。其間各層間硬度大小有交叉現象，主要是因 為變形量過(guò)大，金屬流動(dòng)不均勻。