斜軋穿孔
關(guān)注創(chuàng)建者：Hubert.Wang 創(chuàng)建時(shí)間：2021-03-13
斜軋穿孔的視頻教程
simufact.forming16.0 斜軋穿孔工藝
simufact.forming16.0 斜軋穿孔工藝 1）仿真六大要素必不可少：幾何模型、材料數(shù)據(jù)、摩擦類型、溫度傳熱、設(shè)備運(yùn)動(dòng)、網(wǎng)格劃分 2）專業(yè)的環(huán)形網(wǎng)格劃分器，六面體網(wǎng)格規(guī)則劃分 3）彈簧力控制送料
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斜軋穿孔的實(shí)例教程
大家都知道，常見的管材加工方式有連鑄連軋、穿孔斜軋及芯棒拔長。高性能管材的精加工一般通過減徑減壁軋制，兩輥的三輥的都有。方式各不相同。本次講座主要結(jié)合simufact.forming軟件對(duì)穿孔斜軋、三輥軋管及芯棒拔長等三種工藝的模擬仿真需要注意事項(xiàng)進(jìn)行講述。
首先給出這三個(gè)案例的cad模型，大家有興趣的可以自己動(dòng)手做一做。
3roller tube roll.rar
rotary piercing.rar
shell forge.rar
一、穿孔斜軋模擬注意事項(xiàng)
鋼管的穿孔斜軋示意圖如圖所示，原始坯料為圓柱體鋼棒，上下兩個(gè)傾斜軋輥主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，后方推料板推動(dòng)坯料前進(jìn)，咬入后靠軋輥旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)坯料進(jìn)給，坯料前端有一個(gè)子彈頭似穿孔芯模，一般芯模中要通冷卻水，如果模型做的精確一些，可以把子彈頭芯模也劃分網(wǎng)格，考慮為變形體，中間設(shè)置一個(gè)物體，模擬冷卻水的作用，進(jìn)行換熱，這樣可以分析子彈頭芯模的應(yīng)力。這里為了模型的簡化，就直接考慮成剛體了。左右兩邊還有兩個(gè)擋板，起到支撐坯料的作用。
運(yùn)動(dòng)分析：推板推動(dòng)坯料往前進(jìn)的平動(dòng)（設(shè)置彈簧實(shí)現(xiàn)），上下兩個(gè)軋輥的主動(dòng)旋轉(zhuǎn)（定義旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)速），中間子彈頭芯模的被動(dòng)旋轉(zhuǎn)（定義被動(dòng)旋轉(zhuǎn)邊界條件）這里對(duì)于如何設(shè)置這些運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)就不做詳細(xì)講解了。可以參考以前我的帖子：simufact強(qiáng)力旋壓模擬教程http://forums.caenet.cn/showtopic-507999.aspx
我們主要對(duì)穿孔斜軋仿真建模時(shí)需要注意的地方，或者說與其它工藝模擬，設(shè)置不同的地方。
需要注意的有一下幾個(gè)地方：
1、中間子彈頭芯模的被動(dòng)旋轉(zhuǎn)邊界條件設(shè)定，定義局部坐標(biāo)系后，始終是局部坐標(biāo)系的Z軸。
展開 穿孔斜軋的模擬一直是個(gè)難題，主要是網(wǎng)格的重劃分及計(jì)算時(shí)間。相關(guān)的旋轉(zhuǎn)設(shè)置在網(wǎng)格和計(jì)算時(shí)間面前都是小兒科了，以往計(jì)算一個(gè)題單cpu計(jì)算可能需要一個(gè)月，前段時(shí)間稍微研究了一下simufact軟件里面自帶的一個(gè)穿孔的案例。并且放到工作站上做了一下計(jì)算。8核并行，一晚上就算完了。把相關(guān)的文件發(fā)上來給大家共享。希望能幫助廣大初學(xué)者。請教了一下專門做穿孔斜軋的老師，他說simufact里面的這個(gè)案例和實(shí)際的工藝有點(diǎn)不一樣，主要是開始的坯料不一樣，實(shí)際中的坯料就是一根圓棒，大家可以看到，在simufact的這個(gè)案例中，坯料前端還有倒角。廢話不說了，先上圖，在上動(dòng)畫。還是和以往一樣，已經(jīng)建立好的模型在附件中。
rolling.rar
建立的模型示意圖
共劃分11000多六面體單元，采用ringmesh網(wǎng)格劃分器
動(dòng)畫如下。兩個(gè)軋輥主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速：70轉(zhuǎn)/分，推料板施加彈簧推動(dòng)棒料往前運(yùn)動(dòng)一小段，咬入后棒料便靠摩擦力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)著向前運(yùn)動(dòng)。芯模因?yàn)楹团髁辖佑|而被動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
展開 無縫鋼管是用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管，然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷撥制成。
無縫鋼管生產(chǎn)有近100年的歷史。德國人曼尼斯曼兄弟于1885年首先發(fā)明二輥斜軋穿孔機(jī)，1891年又發(fā)明周期軋管機(jī)，1903年瑞士人施蒂費(fèi)爾（R.C.Stiefel）發(fā)明自動(dòng)軋管機(jī)（也稱頂頭式軋管機(jī)），以后又出現(xiàn)了連續(xù)式軋管機(jī)和頂管機(jī)等各種延伸機(jī)，開始形成近代無縫鋼管工業(yè)。20世紀(jì)30年代由于采用了三輥軋管機(jī)。
擠壓機(jī)、周期式冷軋管機(jī)，改善了鋼管的品種質(zhì)量。20世紀(jì)60年代，由于連軋管機(jī)的改進(jìn)和三輥穿孔機(jī)的出現(xiàn)，特別是應(yīng)用張力減徑機(jī)和連鑄坯的成功，提高了生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了無縫管與焊管競爭的能力。
20世紀(jì)70年代，無縫管與焊管正并駕齊驅(qū)，世界鋼管產(chǎn)量以每年 5％以上的速度遞增。1953年后，我國重視發(fā)展無縫鋼管工業(yè)，已初步形成軋制各種大、中、小型管材的生產(chǎn)體系。銅管一般也采用錠坯斜軋穿孔、軋管機(jī)軋制、盤管拉伸工藝。
來源：制造原理、騰訊視頻、金屬加工
展開 無縫鋼管是用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管，然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷撥制成。無縫鋼管具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，鋼管與圓鋼等實(shí)心鋼材相比，在抗彎抗扭強(qiáng)度相同時(shí)，重量較輕，是一種經(jīng)濟(jì)截面鋼材，廣泛用于制造結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件，如石油鉆的鋼腳手架等。
無縫鋼管發(fā)展歷史
無縫鋼管生產(chǎn)有近100年的歷史。
德國人曼尼斯曼兄弟于1885年首先發(fā)明二輥斜軋穿孔機(jī)，1891年又發(fā)明周期軋管機(jī)，1903年瑞士人施蒂費(fèi)爾（R.C.Stiefel）發(fā)明自動(dòng)軋管機(jī)（也稱頂頭式軋管機(jī)），以后又出現(xiàn)了連續(xù)式軋管機(jī)和頂管機(jī)等各種延伸機(jī)，開始形成近代無縫鋼管工業(yè)。
20世紀(jì)30年代由于采用了三輥軋管機(jī)、擠壓機(jī)、周期式冷軋管機(jī)，改善了鋼管的品種質(zhì)量。60年代由于連軋管機(jī)的改進(jìn)，三輥穿孔機(jī)的出現(xiàn)，特別是應(yīng)用張力減徑機(jī)和連鑄坯的成功，提高了生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了無縫管與焊管競爭的能力。70年代無縫管與焊管正并駕齊驅(qū)，世界鋼管產(chǎn)量以每年 5％以上的速度遞增。
中國1953年后重視發(fā)展無縫鋼管工業(yè)，已初步形成軋制各種大、中、小型管材的生產(chǎn)體系。銅管一般也采用錠坯斜軋穿孔、軋管機(jī)軋制、盤管拉伸工藝。
無縫鋼管的用途及分類
用途：無縫鋼管是一種經(jīng)濟(jì)斷面鋼材，在國民經(jīng)濟(jì)中具有很重要的地位，廣泛應(yīng)用于石油、化工、鍋爐、電站、船舶、機(jī)械制造、汽車、航空、航天、能源、地質(zhì)、建筑及軍工等各個(gè)部門。
展開 1.5 新增斜軋穿孔工藝模塊
新增斜軋穿孔工藝模塊主要用于無縫鋼管的斜軋穿孔成形過程分析，模板采用流程化操作，主要可采用LAE法計(jì)算穿孔過程，避免傳統(tǒng)lagrange法網(wǎng)格大變形引起的畸變，快速計(jì)算成形結(jié)果，使用簡便。同時(shí)可采用顯式或隱式求解器，3D全模型或?qū)ΨQ模型，軋輥實(shí)現(xiàn)參數(shù)化自動(dòng)定位。
1.6 新增電磁成形工藝
新增電磁成形工藝通過耦合塑性變形及電磁場計(jì)算結(jié)構(gòu)在電磁力作業(yè)下的變形。采用BEM法結(jié)合電磁成形算法實(shí)現(xiàn)電流參數(shù)、線圈設(shè)計(jì)、成形定位等參數(shù)的優(yōu)化分析。
1.7 新增攪拌摩擦焊工藝
攪拌摩擦焊工藝以往采用lagrange法計(jì)算摩擦生熱焊合過程，此方法往往引起單元極大變形而難以計(jì)算。新的攪拌摩擦焊算法將采用ALE算法更加快速方便地進(jìn)行計(jì)算。ALE算法避免了單元大變形引起的不斷細(xì)化問題，大大降低了攪拌摩擦焊的計(jì)算難度和計(jì)算耗時(shí)。
1.8 新增振動(dòng)摩擦焊工藝
DEFORM早期版本在摩擦焊方面已經(jīng)有不少應(yīng)用，新版本推出基于壓力及正弦周期運(yùn)動(dòng)方式的振動(dòng)/線性摩擦焊工藝分析功能，振動(dòng)參數(shù)模型涉及振動(dòng)時(shí)施加的壓力、振幅及頻率。振動(dòng)摩擦焊工藝可分析焊接焊縫及飛邊形態(tài)、溫度場等結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)工藝參數(shù)的優(yōu)化。
1.9 新增擴(kuò)散焊工藝
新增擴(kuò)散焊工藝功能能夠模擬不同金屬在高溫加壓條件下的擴(kuò)散焊接現(xiàn)象。通過輸入材料壓力-溫度及擴(kuò)散時(shí)間數(shù)據(jù)（可實(shí)驗(yàn)獲取）以及擴(kuò)散壓力、時(shí)間及溫度條件，可計(jì)算不同結(jié)構(gòu)不同類型金屬的擴(kuò)散焊結(jié)果如擴(kuò)散率等。
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斜軋穿孔的最新內(nèi)容
1.5 新增斜軋穿孔工藝模塊
新增斜軋穿孔工藝模塊主要用于無縫鋼管的斜軋穿孔成形過程分析，模板采用流程化操作，主要可采用LAE法計(jì)算穿孔過程，避免傳統(tǒng)lagrange法網(wǎng)格大變形引起的畸變，快速計(jì)算成形結(jié)果，使用簡便。同時(shí)可采用顯式或隱式求解器，3D全模型或?qū)ΨQ模型，軋輥實(shí)現(xiàn)參數(shù)化自動(dòng)定位。
德國人曼尼斯曼兄弟于1885年首先發(fā)明二輥斜軋穿孔機(jī)，1891年又發(fā)明周期軋管機(jī)，1903年瑞士人施蒂費(fèi)爾（R.C.Stiefel）發(fā)明自動(dòng)軋管機(jī)（也稱頂頭式軋管機(jī)），以后又出現(xiàn)了連續(xù)式軋管機(jī)和頂管機(jī)等各種延伸機(jī)，開始形成近代無縫鋼管工業(yè)。
20世紀(jì)30年代由于采用了三輥軋管機(jī)、擠壓機(jī)、周期式冷軋管機(jī)，改善了鋼管的品種質(zhì)量。
銅管一般也采用錠坯斜軋穿孔、軋管機(jī)軋制、盤管拉伸工藝。
來源：制造原理、騰訊視頻、金屬加工
大家都知道，常見的管材加工方式有連鑄連軋、穿孔斜軋及芯棒拔長。高性能管材的精加工一般通過減徑減壁軋制，兩輥的三輥的都有。方式各不相同。本次講座主要結(jié)合simufact.forming軟件對(duì)穿孔斜軋、三輥軋管及芯棒拔長等三種工藝的模擬仿真需要注意事項(xiàng)進(jìn)行講述。
首先給出這三個(gè)案例的cad模型，大家有興趣的可以自己動(dòng)手做一做。
穿孔斜軋的模擬一直是個(gè)難題，主要是網(wǎng)格的重劃分及計(jì)算時(shí)間。相關(guān)的旋轉(zhuǎn)設(shè)置在網(wǎng)格和計(jì)算時(shí)間面前都是小兒科了，以往計(jì)算一個(gè)題單cpu計(jì)算可能需要一個(gè)月，前段時(shí)間稍微研究了一下simufact軟件里面自帶的一個(gè)穿孔的案例。并且放到工作站上做了一下計(jì)算。8核并行，一晚上就算完了。把相關(guān)的文件發(fā)上來給大家共享。希望能幫助廣大初學(xué)者。
