文档介绍：不锈钢焊管外径尺寸精度影响因素分析
杨元恒,金奎文,张建淮
(澜石宇航星不锈钢有限公司,广东佛山 528041)
摘要:本文从焊管机座刚度,焊管机设备制造精度,以及定径量、定径道次等因素入手,通过理论分析与仿真计算,得到设备与工艺等因素对不锈钢焊管外径尺寸精度影响的结果,通过分析结果可以看出影响因素的主次,本文结论对提高不锈钢焊管产品质量具有一定的实用价值和指导意义。
关键词:不锈钢焊管;尺寸精度;仿真
0 引言
在仪器仪表、医疗器械、精密设备、电子电器、航空航天、薄壁供水管线以及换热器等领域中,要求所使用的焊管具有较高的外径尺寸精度。普通焊管机组无法满足这方面的要求。本文将分析焊管设备和生产工艺因素如何影响不锈钢焊管外径尺寸精度。
1 高精度不锈钢焊管的尺寸精度要求
从GB/T 3639-2000《冷拔或冷轧精密无缝钢管》以及ASTM A 1016、GB/T 12770-2002《机械结构用不锈钢焊接钢管》等标准,看出相关标准对高精度不锈钢焊管的外径允许偏差(表1)和壁厚偏差(表2)的要求。焊管内径公差主要受外径公差及壁厚公差影响,本文不讨论内径公差的问题。
表1 相关标准对高精度不锈钢焊管外径允许偏差的要求 mm
钢管外径
ASTM A 1016
GB/T 3639
GB/T 12770
<13
-
-
±
4~30
-
±
-
<25
±
-
-
≥13~25
-
-
±
32~40
-
±
-
≥25~40
±
-
±
≥40~63
-
-
±
42~50
-
±
-
>40~50
±
-
-
55~60
-
±
-
>50~65
±
-
-
63~70
-
±
-
76~80
-
±
-
>65~75
±
-
-
63~90
-
-
±
>75~100
±
-
-
表2 相关标准对高精度不锈钢焊管壁厚偏差的要求 mm
钢管壁厚t
ASTM A1016
GB/T 3639
GB/T 12770
≤
+18%t
±10%t
±
>~
±
>~
±
>~
±7%t
>~
±6%t
>~
±5%t
2 不锈钢焊管外径尺寸精度的影响因素分析
钢带厚度和宽度精度的影响
钢带宽度W的计算可用下式表示:
(1)
式中 D——成品管直径,mm;
t——钢带厚度,mm;
b——补偿参数,mm。
由式(1)可以得出:
(2)
分别对式(2)中的W及t求偏导数得出:
(3)
(4)
由式(3)、(4)可以看出,钢带宽度偏差对焊管直径精度的影响为;钢带厚度偏差对焊管直径精度的影响为1:1(表3)。
表3 钢带厚度和宽度偏差对焊管外径尺寸精度的影响 mm
项目
普通精度
较高精度
钢带偏差
焊管外径公差
钢带偏差
焊管外径公差
钢带宽度
钢带厚度
±
±
焊管外径
差值合计
注:① mm× mm不锈钢焊管为例;②钢带厚度偏差数据来自GB/T 3280-2007标准。
定径前焊管外径公差及定径量的影响
1)定径前的焊管外径尺寸公差
定径前焊管外径公差受钢带公差、焊接辊尺寸精度及其间隙等多种因素的叠加影响。选表3中的较高精度外径公差( mm),加上焊接辊跳动引起的焊管外径公差( mm), mm。
2)定径量对焊管外径尺寸精度的影响
高精度焊管的定径量应比普通焊管的稍大。定径量的确定原则是:①定径量要大于定径前焊管外径公差;②足够的定径量和定道次。
定径机的机座刚度及设备尺寸的影响
机座刚度
焊管定径机机座的弹性变形量等于机座中一系列受力零件弹性变形量的总和[1]。即:
(5)
式中——机座弹性变形量,mm;
——机座立柱的弹性变形量,mm;
——压下螺丝的弹性变形量,mm;
——上下横梁的弹性变形量,mm;
——轧辊轴的弹性变形量,mm;
——其他零件(包括轴承、轴承座等)的弹性变形量,mm。
焊管定径机机座的刚度系数k按下式计算:
(6)
式中——定径轧制力,N;
——机座的弹性变形量,mm。