Исследование износа сегментов экспандера при калибровке труб большого диаметра

На металлургических производствах используются дорогостоящие инструменты, которые часто обладают сложной геометрией. Работоспособность таких инструментов напрямую влияет на экономические показатели производства. Одним из таких инструментов является сегмент экспандера. Данный инструмент используется в процессе калибровки труб большого диаметра, полученных по схемам JCOE, UOE, RB-формовка. Процесс экспандирования является последним этапом формообразования, заключающийся в поэтапной деформации трубной заготовки с помощью сегментов, которые обладают определенным набором механических и геометрических свойств. На каждом этапе сегменты придают округлую форму трубе, исправляя прямые участки, овальность и другие геометрические неровности заготовки. Основная нагрузка процесса приходится на сегменты экспандера. В данной работе исследуется износ сегментов в процессе экспандирования (калибровки) электросварных труб большого диаметра. Для предсказания износа были построены CAE-модели процесса экспандирования в специализированном программном комплексе MSC-Software, с помощью которых производился анализ возможного износа, его величина, положение и характер. Предложена методика оценки износа сегментов экспандера с помощью 3D-сканирования, оцифровки полученных данных и построения 3D-карты отклонений от эталонной модели. Анализ конечно-элементного моделирования и экспериментальных исследований показал, что CAE-модели с высокой сходимостью предсказывают зоны и особенности распределения износа сегментов экспандера. Показано, что моделирование с высокой степенью достоверности можно использовать для оценки работоспособности инструментов как новых, так и уже эксплуатируемых. На основе экспериментальных данных было получено уравнение для определения износа сегментов экспандера. По полученному уравнению построена номограмма, позволяющая прогнозировать износ сегментов экспандера в зависимости от напряжений, возникающих в инструменте при калибровке, и количества обработанных труб. Оценка и учет износа рабочей поверхности сегментов экспандера позволяет прогнозировать отклонения геометрических параметров труб в процессе экспандирования.