Тривимірний аналіз напружено-деформованого стану металу при правці труб на правильних косовалкових машинах зі спеціальним профілюванням валків

Для підвищення конкурентоспроможності вітчизняної металопродукції, зокрема труб, необхідно забезпечити їх відповідність міжнародним стандартам за основними показниками якості. Процес правки труб забезпечує такі показники якості, як прямолінійність та форма поперечного перерізу. Косовалкові трубоправильні машини є найпоширенішими й найбільш ефективними для виправлення труб малих і середніх діаметрів. Найбільш сучасними є шестивалкові трубоправильні машини зі спеціальними профілюваннями валків, які забезпечують правку двох видів: у калібрі профільованих валків і на кроці між валковими обоймами. Але нестача знань про закономірності процесу правки стримує широке впровадження таких машин. В роботі розроблено скінченно-елементну модель та з її використанням виконано дослідження впливу параметрів процесу правки в профільованих валках з симетричним та асиметричним профілюванням крайніх пар валків на показники прямолінійності труб та сили правки. За результатами їх реалізації встановлено, що правка в калібрі і на кроці дозволяє майже втричі зменшити залишкову кривизну труби при меншому у 2,5 рази перекритті середніх валків відносно крайніх. При цьому майже вдвічі зростає сила на найбільш навантажених середніх валках, що слід враховувати з огляду можливості виникнення овальності перерізу тонкостінних труб. Використання додаткового асиметричного профілювання крайніх валків з регулюванням кроку практично не впливає на якість правки в калібрі, підвищує до 15 % якість правки на кроці при зниженні на 5—7 % максимальної сили правки. Розроблена скінченно-елементна модель дозволяє визначати раціональні значення перекриттів валків для забезпечення мінімальної залишкової кривизни труб.

In order to increase the competitiveness of domestic metal products, in particular pipes, it is necessary to ensure their compliance with international standards in terms of the main quality indicators. The pipe straightening process provides quality indicators such as straightness and cross-sectional shape. Skew-roll pipe straightening machines are the most common and most effective for straightening pipes of small and medium diameters. The most modern are six-roll pipe straightening machines with special roll profiling, which provide straightening of two types: in the caliber of the profiled rolls and at the step between the roll clamps. But the lack of knowledge about the regularities of straightening pipes holds back the wide implementation of such machines. In the work, a finite element model was developed and with its use, a study of the influence of the straightening process parameters in profiled rolls with symmetric and asymmetric profiling of the extreme pairs of rolls on the indicators of pipe straightness and straightening force was carried out. According to the results of their implementation, it was established that straightening the pipe in gauge and pitch allows to reduce the residual curvature of the pipe by almost three times with a 2.5 times smaller overlapping of the middle rolls relative to the outer ones. At the same time, the force on the most heavily loaded middle rolls increases almost twice, which should be taken into account in view of the possibility of ovality in the section of thin-walled pipes. The use of additional asymmetric profiling of the extreme rolls with step adjustment practically does not affect the quality of straightening in the gauge, increases the quality of straightening at the step by up to 15 %, while reducing the maximum straightening force by 5—7 %. The developed finite-element model allows determining the rational values of rolls overlaps to ensure the minimum residual curvature of the pipes.