RU2729804C1

RU2729804C1 - Matrix and method of making steel pipe

Info

Publication number: RU2729804C1
Application number: RU2019132029A
Authority: RU
Inventors: Масаюки ХОРИЭ; Тосихиро МИВА; Юкуя ТАМУРА; Масару МИЯКЭ
Original assignee: ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2020-08-12
Also published as: EP3597322A1; JPWO2018168563A1; KR102267366B1; CN110461488A; CN110461488B; BR112019018762B1; KR20190124769A; JP6721108B2; WO2018168563A1; BR112019018762A2; EP3597322A4

Abstract

FIELD: metal forming.SUBSTANCE: group of inventions relates to metal forming and can be used for production of steel welded pipes of flexible sheet. Preform of a U-shaped section is formed by bending sheet material, an open pipe is formed with a gap for welding and form a pipe by connection of a gap section for welding. Workpiece of preliminary shape during pressure processing takes shape, central angles in which within appropriate arcs, having diameter equal to or substantially equal to outer diameter of steel pipe, are 70 degrees or more and 150 degrees or less, and the sum of the central angles within the arcs having the diameter equal to or substantially equal to the outer diameter of the steel pipe is less than 360 degrees. At that, pressure treatment is performed by means of a pair of semi-female dies having arc-shaped sections with radii of 0.96–1.04 of external radius of steel pipe.EFFECT: upgraded quality of welded pipes.7 cl, 10 tbl, 17 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к матрице для использования в процессе формования стальной трубы и способу изготовления стальной трубы, используя матрицу.The present invention relates to a die for use in a steel pipe forming process and a method for manufacturing a steel pipe using the die.

Уровень техникиState of the art

Способы UOE-формования широко используются для формования стальных труб. В способах UOE-формования стальной лист сначала подвергают обработке давлением для придания ему U-образной формы, после чего подвергают лист давлению для придания ему O-формы посредством формования открытой трубы, которая является трубчатым телом, имеющим участок зазора под сварку между участками краев листа, расположенными напротив друг друга в окружном направлении. Участок зазора под сварку открытой трубы стыкуют и соединяют посредством сварки для образования стальной трубы, которую далее экспандируют, так что диаметр стальной трубы увеличивается. Однако способ UOE-формования требует большой силы давления в процессе гибки давлением стального листа для придания ему U-образной формы или O-образной формы для формования открытой трубы и неизбежно требует использования крупногабаритного прессового оборудования.UOE forming methods are widely used for forming steel pipes. In UOE forming methods, the steel sheet is first pressurized to be U-shaped, and then the sheet is pressurized to be O-shaped by molding an open pipe, which is a tubular body having a weld gap portion between the edge portions of the sheet. located opposite each other in the circumferential direction. A portion of the weld gap of the open pipe is butted and welded to form a steel pipe, which is further expanded so that the diameter of the steel pipe is increased. However, the UOE forming method requires a large pressure force in the pressure bending process of the steel sheet to be U-shaped or O-shaped for forming an open pipe, and inevitably requires the use of large-sized pressing equipment.

Кроме того, при изготовлении стальной трубы используют способ формования открытой трубы с прикладыванием уменьшенной силы давления. Например, на практике используют процесс гибки давлением, в котором участки краев в направлении ширины стального листа подвергают гибке для получения изогнутых участков краев, после чего многократно выполняют трехточечную гибку давлением с помощью пуансона, поддерживаемого на опоре пуансона, и матрицы для придания стальному листу приблизительно круглой формы. Величина незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы, получаемой посредством формования с помощью процесса гибки давлением, больше ширины опоры пуансона. Если величина незамкнутого участка зазора под сварку слишком большая, сила, требуемая для стыковки участков краев листа, расположенных напротив друг друга, и закрывания участка зазора под сварку увеличивается с целью сварки участка зазора под сварку. В таком случае для закрывания участка зазора под сварку требуется более мощное оборудование. Кроме того, после сварки участка зазора под сварку с излишней величиной незамкнутого участка зазора под сварку сварной участок воспринимает усилие, обусловливаемое пружинением, открывающим участок зазора под сварку, и имеет тенденцию к возникновению дефекта сварного шва. Если указанное усилие очень большое, сварной участок разрушается.In addition, in the manufacture of a steel pipe, a method of forming an open pipe by applying a reduced pressure force is used. For example, in practice, a pressure bending process is used in which portions of the edges in the width direction of the steel sheet are bent to produce curved portions of the edges, after which three-point pressure bending is performed repeatedly with a punch supported on a punch support and a die to make the steel sheet approximately circular. forms. The size of the open-ended weld gap of an open pipe obtained by forming by a pressure bending process is greater than the width of the punch support. If the size of the open weld gap is too large, the force required to join the opposite portions of the sheet edges and close the weld gap is increased in order to weld the weld gap. In this case, more powerful equipment is required to close the section of the weld gap. In addition, after welding the weld gap portion with an excessive amount of the open weld gap portion, the welded portion receives a spring force that opens the weld gap portion and tends to cause a weld defect. If the specified force is very large, the welded section is destroyed.

Способы уменьшения величины незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы после гибки давлением описаны в Патентной литературе 1-4. В Патентной литературе 1 описан способ уменьшения величины незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы с помощью участка поворотного соединения между передним концом пуансона и опорой пуансона для уменьшения ширины опоры пуансона. В Патентной литературе 2 описан способ уменьшения величины незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы с помощью средства поддержания зазора для ограничения перемещения материала листа в направлении, перпендикулярном направлению движения пуансона, и прикладывания большого давления при окончательной гибке без приведения участков краев листа в контакт с опорой пуансона. В Патентной литературе 3 описан способ уменьшения величины незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы с помощью измерения зазора между участком края листа и опорой пуансона после окончательного процесса обработки давлением и сведения зазора к минимуму. В Патентной литературе 4 описан способ уменьшения величины незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы независимо от отклонения формы в процессе гибки давлением, в котором величина давления пуансона на окончательном этапе определяется на основе момента времени, когда расстояние между участками краев листа становится равным предварительно заданной величине в процессе прикладывания давления в процессе окончательной гибки.Methods for reducing the size of the open weld gap of an open pipe after pressure bending are described in Patent Literature 1-4. Patent Literature 1 describes a method for reducing the size of the open section of the weld gap of an open pipe by using a pivot joint section between the front end of the punch and the punch support to reduce the width of the punch support. Patent Literature 2 describes a method for reducing the size of the open section of the weld gap of an open pipe using a means for maintaining the gap to limit the movement of the sheet material in the direction perpendicular to the direction of movement of the punch, and applying a large pressure during the final bending without bringing the edge sections of the sheet into contact with the punch support. ... Patent Literature 3 describes a method for reducing the open pipe weld gap size by measuring the gap between the sheet edge portion and the punch support after the final pressure process and minimizing the gap. Patent Literature 4 describes a method for reducing the size of the open section of the weld gap of an open pipe regardless of the shape deviation during pressure bending, in which the value of the punch pressure at the final stage is determined based on the point in time when the distance between the sections of the edges of the sheet becomes equal to a predetermined value in the process of applying pressure during the final bending process.

К сожалению, способы, описанные в Патентной литературе 1-4, не позволяют уменьшить величину незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы до ширины меньше ширины опоры пуансона. Способы уменьшения величины незамкнутого участка зазора под сварку с помощью дополнительной обработки открытой трубы после гибки давлением описаны в Патентной литературе 5-9. В Патентной литературе 5 описан способ формования трубы с меньшим усилием за счет горячей обработки давлением стальной трубы после гибки давлением. В Патентной литературе 6 описан способ гибки давлением, в котором предусмотрен датчик перекашивания для обнаружения наклона или перекашивания нажимного элемента, прикрепленного к ползуну, причем нажимной элемент расположен таким образом, чтобы он мог наклоняться или поступательно перемещаться в ответ на обнаружение наклона или перекашивания с помощью датчика перекашивания, и когда материал заготовки подвергается обработке давлением для получения формы трубы, нажимной элемент наклоняется или поступательно перемещается на величину наклона для уменьшения величины перекашивания. В Патентной литературе 7 описан способ, в котором труба с прорезью, имеющая некруглую предварительную форму, подвергается формованию посредством незначительного изменения формы по сравнению с другими этапами гибки, причем, по меньшей мере, на одном этапе гибки оказывается воздействие на внутреннюю сторону листового материала с правой и левой сторон относительно центра, определяемого продольной осевой линией расположенного с верхней стороны инструмента, входящего в постепенно формуемый листовой материал, после чего завершается изготовление трубы с прорезью посредством прикладывания в каждом случае надлежащего усилия давления, действующего на участки, предварительно подвергнутые незначительному изменению формы, с обеих сторон от центра некруглой предварительной формы с наружной стороны. В Патентной литературе 8 описан способ, в котором в заготовке, имеющей плоский участок между участками, изогнутыми, по меньшей мере, с получением двух изгибов трубы, пластическая деформация прикладывается, по меньшей мере, к одному плоскому участку на месте предварительно образованного изгиба для формования трубы с закрытым участком с прорезью. В Патентной литературе 9 описан способ формования трубы с закрытым участком с прорезью. Этот способ включает в себя обеспечение наличия небольшого изогнутого участка с немного меньшей кривизной, чем на других участках, или обеспечение наличия неизогнутого участка, где отсутствует изгиб, для формования заготовки предварительной формы, и прикладывание изгибающей силы без ограничения немного изогнутого участка или неизогнутого участка, что позволяет получить посредством обработки давлением открытую трубу из заготовки предварительной формы. Во время прикладывания изгибающей силы рекомендуется, чтобы заготовка предварительной формы удерживалась в матрице в U-образном состоянии с открытым участком, обращенным вверх, и поддерживалась у ее самого нижнего конца.Unfortunately, the methods described in Patent Literature 1-4 do not allow reducing the size of the open area of the open pipe welding gap to a width less than the width of the punch support. Methods for reducing the size of the open weld gap by post-bending the open pipe are described in Patent Literature 5-9. Patent Literature 5 describes a method for forming a pipe with less force by hot forming a steel pipe after pressure bending. Patent Literature 6 discloses a pressure bending method in which a tilt sensor is provided for detecting tilt or tilt of a push member attached to a slider, the push member being positioned to tilt or translate in response to tilt or tilt detection by the sensor skewing, and when the workpiece material is pressurized to form a pipe, the pressing member is tilted or translationally moved by an amount of inclination to reduce the amount of skewing. Patent Literature 7 describes a method in which a slotted pipe having a non-circular preliminary shape is molded by a slight change in shape compared to other bending steps, with at least one bending step affecting the inside of the sheet material from the right and the left sides with respect to the center defined by the longitudinal centerline of the tool located on the upper side of the gradually formed sheet material, after which the production of the slotted pipe is completed by applying in each case an appropriate pressure force acting on the sections previously subjected to a slight change in shape, with both sides of the center of the non-circular preform from the outside. Patent Literature 8 describes a method in which, in a preform having a flat portion between portions bent at least two pipe bends, plastic deformation is applied to at least one flat portion at a pre-formed pipe bend with a closed area with a slot. Patent Literature 9 describes a method for forming a closed slotted pipe. This method includes providing a small curved portion with slightly less curvature than other portions, or providing a non-curved non-curved portion for forming a preform, and applying a bending force without limiting the slightly curved portion or non-curved portion, which allows you to obtain an open pipe by means of pressure treatment from a preform. During the application of the bending force, it is recommended that the preform is held in the die in a U-shaped state with the open portion facing upward and supported at its lowest end.

Перечень противопоставленных документовList of opposed documents

Патентная литератураPatent Literature

Патентная литература 1: японская выложенная патентная заявка № 2004-82219Patent Literature 1: Japanese Laid-open Patent Application No. 2004-82219

Патентная литература 2: японская выложенная патентная заявка № 2011-56524Patent Literature 2: Japanese Laid-open Patent Application No. 2011-56524

Патентная литература 3: WO2014/188468Patent Literature 3: WO2014 / 188468

Патентная литература 4: WO2014/192043Patent Literature 4: WO2014 / 192043

Патентная литература 5: японская выложенная патентная заявка № 2005-324255Patent Literature 5: Japanese Laid-open Patent Application No. 2005-324255

Патентная литература 6: японская выложенная патентная заявка № 2005-21907Patent Literature 6: Japanese Patent Laid-Open No. 2005-21907

Патентная литература 7: Японская выложенная патентная заявка № 2012-250285Patent Literature 7: Japanese Laid-open Patent Application No. 2012-250285

Патентная литература 8: Патент США № 4149399Patent Literature 8: US Patent No. 4149399

Патентная литература 9: WO2016/084607Patent Literature 9: WO2016 / 084607

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Техническая проблемаTechnical problem

К сожалению, способ, описанный в Патентной литературе 5, влечет за собой значительное увеличение стоимости, если учитывать расход тепловой энергии на нагрев. Кроме того, в этом способе, если листовой материал, изготовленный с помощью этапа термомеханической обработки, используется для обеспечения прочности, вязкости и свариваемости, характеристики материала могут ухудшиться. В способах, описанных в Патентной литературе 6-8, материал заготовки с некруглой предварительной формой подвергают формованию по отдельности с правой стороны и левой стороны. Если величина деформации с правой и левой сторон отличается, на участке зазора под сварку или на участке с прорезью, служащем в качестве сварного участка, может иметь место разность уровней (неточное совмещение). В этих способах деформация для получения требуемой формы на отдельном этапе обусловливает локальную концентрацию деформации, которая может ухудшить округлость стальной трубы. По этой причине деформация на многочисленных этапах становится неизбежной и вызывает ограничение эффективного формования. В способе, описанном в Патентной литературе 9, поскольку радиус нижней матрицы больше наружного диаметра трубы, самый нижний участок заготовки предварительной формы в U-образном состоянии изгибается назад, обусловливая деформацию, которая открывает участок зазора. Это может препятствовать уменьшению зазора на участке с прорезью.Unfortunately, the method described in Patent Literature 5 entails a significant increase in cost when considering the consumption of thermal energy for heating. In addition, in this method, if the sheet material made by the thermomechanical processing step is used to provide strength, toughness and weldability, the material performance may deteriorate. In the methods described in Patent Literature 6-8, a preform material with a non-circular preform is molded separately from the right side and the left side. If the amount of deformation on the right and left sides is different, there may be a level difference (misalignment) in the weld gap or in the notched portion serving as the weld portion. In these methods, deformation to obtain the desired shape in a separate step causes a local concentration of deformation that can degrade the roundness of the steel pipe. For this reason, deformation at multiple stages becomes unavoidable and causes limitation of effective molding. In the method described in Patent Literature 9, since the radius of the lower die is larger than the outer diameter of the pipe, the lowermost portion of the U-shaped preform bends backward causing deformation that opens the gap portion. This can inhibit the clearance in the slotted portion.

Настоящее изобретение разработано с учетом вышеуказанных проблем. Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить матрицу и способ изготовления стальной трубы для эффективного формования стальной трубы с надлежащей округлостью.The present invention has been designed with the above problems in mind. An object of the present invention is to provide a die and a method for manufacturing a steel pipe for efficiently forming a steel pipe with proper roundness.

Решение проблемыSolution to the problem

Для устранения указанной проблемы и решения указанной задачи предлагается матрица для использования в процессе формования стальной трубы по настоящему изобретению, причем процесс формования стальной трубы включает в себя формование заготовки предварительной формы, имеющей U-образное сечение, посредством гибки листового материала, формование открытой трубы, которая является трубчатым телом, имеющим участок зазора под сварку в продольном направлении открытой трубы, посредством обработки давлением заготовки предварительной формы, и образование стальной трубы посредством соединения участка зазора под сварку, причем матрицу используют на этапе обработки давлением заготовки предварительной формы для получения открытой трубы. Матрица содержит: пару полуматриц, содержащих первую полуматрицу и вторую полуматрицу, причем заготовку предварительной формы устанавливают на вторую полуматрицу, так что первая полуматрица расположена напротив U-образной открытой стороны заготовки предварительной формы, и заготовку предварительной формы подвергают обработке давлением, в то время как заготовка предварительной формы удерживается между парой полуматриц; и дугообразный участок, образованный в поверхности каждой полуматрицы, которая должна находиться в контакте с заготовкой предварительной формы, так что центр дуги расположен в положении, совпадающем с центром гибки полуматрицы, причем дугообразный участок имеет диаметр, равный или по существу равный наружному диаметру стальной трубы, и дугообразный участок в каждой полуматрице имеет центральный угол, равный или больше 70 градусов, и, в общей сложности, центральные углы дугообразных участков обеих полуматриц составляют меньше 360 градусов.To solve the problem and solve the problem, a matrix is proposed for use in the process of forming a steel pipe according to the present invention, and the process of forming a steel pipe includes forming a preform having a U-shaped cross section by bending a sheet material, forming an open pipe which is a tubular body having a weld gap in the longitudinal direction of an open pipe by pressure forming a preform, and forming a steel pipe by joining a weld gap, the matrix being used in the step of pressure forming of a preform to obtain an open pipe. The die contains: a pair of half-matrices containing the first half-matrix and the second half-matrix, wherein the preform is placed on the second half-matrix, so that the first half-matrix is located opposite the U-shaped open side of the preform, and the preform is subjected to pressure processing, while the preform is the preliminary form is held between a pair of semi-matrices; and an arcuate portion formed in the surface of each half-matrix to be in contact with the preform so that the center of the arc is located at a position coincident with the bending center of the half-matrix, the arcuate portion having a diameter equal to or substantially equal to the outer diameter of the steel pipe, and the arcuate portion in each half-matrix has a central angle equal to or greater than 70 degrees, and in total, the central angles of the arcuate portions of both half-matrices are less than 360 degrees.

Кроме того, в матрице по настоящему изобретению каждая полуматрица содержит линейные участки или дугообразные участки небольшой кривизны, имеющие кривизну меньше кривизны дугообразного участка, причем линейные участки или дугообразные участки небольшой кривизны соединены с обоими концами дугообразного участка в направлении дуги.In addition, in the matrix of the present invention, each half-matrix comprises linear portions or arcuate portions of slight curvature having a curvature less than the curvature of the arcuate portion, wherein linear portions or arcuate portions of slight curvature are connected to both ends of the arcuate portion in the direction of the arc.

Кроме того, в матрице по настоящему изобретению центральные углы дугообразных участков обеих полуматриц равны друг другу.In addition, in the matrix of the present invention, the central angles of the arcuate portions of both half-matrices are equal to each other.

Кроме того, способ изготовления стальной трубы по настоящему изобретению является способом, включающим в себя: формование заготовки предварительной формы, имеющей U-образное сечение, посредством гибки, по меньшей мере, один раз листового материала, подвергнутого загибу кромки с обоих концов в направлении ширины заготовки предварительной формы; формование открытой трубы, которая является трубчатым телом, имеющим участок зазора под сварку в продольном направлении, посредством обработки давлением заготовки предварительной формы и образование стальной трубы посредством соединения участка зазора под сварку, причем заготовка предварительной формы во время обработки давлением принимает такую форму, что центральные углы в диапазонах, соответствующих дугам, имеющим диаметр равный или по существу равный наружному диаметру стальной трубы, составляют 70 градусов или больше со средними точками дуг, расположенными на стыковочном участке обоих концов по ширине листа, и самом нижнем участке U-образного сечения, причем заготовка предварительной формы во время обработки давлением принимает такую форму, что в общей сложности центральные углы в диапазонах, соответствующих дугам, имеющим диаметр равный или по существу равный наружному диаметру стальной трубы, составляют меньше 360 градусов.In addition, a method for manufacturing a steel pipe of the present invention is a method including: forming a preform having a U-shaped section by bending at least once a sheet material that has been folded at both ends in the width direction of the workpiece preliminary form; forming an open pipe, which is a tubular body having a weld gap in the longitudinal direction, by pressurizing a preform and forming a steel pipe by joining a weld gap, the preform being shaped during forming such that the center corners in the ranges corresponding to arcs having a diameter equal to or substantially equal to the outer diameter of the steel pipe are 70 degrees or more with the midpoints of the arcs located at the butting portion of both ends along the width of the sheet, and the lowermost portion of the U-shaped section, and the blank is preliminary the shape during forming takes on such a shape that in total the center angles in the ranges corresponding to arcs having a diameter equal to or substantially equal to the outer diameter of the steel pipe are less than 360 degrees.

Кроме того, в способе изготовления стальной трубы по настоящему изобретению заготовка предварительной формы не находится в контакте с полуматрицами на участках вне диапазонов, соответствующих дугам.In addition, in the method for manufacturing a steel pipe of the present invention, the preform is not in contact with the semi-matrices at portions outside the ranges corresponding to the arcs.

Кроме того, в способе изготовления стальной трубы по настоящему изобретению центральные углы в диапазонах, соответствующих дугам, являются равными центральными углами в диапазоне со средними точками дуг, расположенными на стыковочном участке обоих концов по ширине листа, и в диапазоне со средними точками дуг, расположенными на сáмом нижнем участке U-образного сечения.In addition, in the method for manufacturing a steel pipe of the present invention, the center angles in the ranges corresponding to the arcs are equal center angles in the range with the midpoints of the arcs located at the joint portion of both ends along the width of the sheet, and in the range with the midpoints of the arcs located on with the lower section of the U-shaped section.

Кроме того, в способе изготовления стальной трубы по настоящему изобретению используют матрицу по настоящему изобретению.In addition, the method for manufacturing a steel pipe of the present invention uses a die of the present invention.

Преимущественные эффекты изобретенияAdvantageous Effects of the Invention

Матрица и способ изготовления стальной трубы по настоящему изобретению обеспечивают преимущественный эффект с возможностью эффективного формования стальной трубы с надлежащей округлостью.The die and the method for manufacturing a steel pipe of the present invention provide an advantageous effect of being able to efficiently form a steel pipe with proper roundness.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Фиг. 1 - внешний перспективный вид матрицы и пуансона для использования в формовании заготовки предварительной формы, имеющей U-образное сечение, с помощью процесса гибки давлением по варианту выполнения;FIG. 1 is an external perspective view of a die and punch for use in forming a U-shaped preform using the pressure bending process of an embodiment;

фиг. 2 - технологическая схема процесса формования заготовки предварительной формы, имеющей U-образное сечение, с помощью процесса гибки давлением;fig. 2 is a flow diagram of a process for molding a preform having a U-shaped cross section using a pressure bending process;

фиг. 3 - вид в разрезе заготовки предварительной формы, имеющей U-образное сечение;fig. 3 is a cross-sectional view of a preform having a U-shaped section;

фиг. 4 - технологическая схема процесса формования открытой трубы с помощью окончательного формования заготовки предварительной формы;fig. 4 is a flow chart of a process for forming an open pipe by final forming a preform;

фиг. 5 - дугообразные участки, линейные участки и центральные углы верхней полуматрицы и нижней полуматрицы;fig. 5 - arcuate sections, linear sections and central corners of the upper half-matrix and the lower half-matrix;

фиг. 6 - график, показывающий взаимосвязь между величиной незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы и ограничивающим углом с учетом силы давления;fig. 6 is a graph showing the relationship between the open weld gap size of an open pipe and the limiting angle in terms of pressure;

фиг. 7 - технологическая схема состояния деформации во время формования открытой трубы, используя верхнюю полуматрицу и нижнюю полуматрицу с ограничивающим углом 0 градусов;fig. 7 is a flow diagram of a deformation state during molding of an open pipe using an upper half-matrix and a lower half-matrix with a limiting angle of 0 degrees;

фиг. 8 - график, показывающий взаимосвязь между ограничивающим углом и круглостью стальной трубы перед экспандированием трубы, когда участок зазора под сварку открытой трубы замкнут посредством сварки;fig. 8 is a graph showing the relationship between the limiting angle and the roundness of a steel pipe before expanding the pipe when the weld gap portion of the open pipe is closed by welding;

фиг. 9 - график, показывающий взаимосвязь между ограничивающим углом и силой давления;fig. 9 is a graph showing the relationship between limiting angle and pressure force;

фиг. 10 - график, показывающий величину незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы в зависимости от изменения отдельных ограничивающих углов верхней полуматрицы и нижней полуматрицы;fig. 10 is a graph showing the magnitude of the open section of the weld gap for an open pipe versus changes in the individual limiting angles of the upper half-matrix and the lower half-matrix;

фиг. 11 - график, показывающий округлость стальной трубы перед экспандированием трубы, образованной посредством замыкания участка зазора под сварку открытой трубы с помощью сварки в зависимости от изменения отдельных ограничивающих углов верхней полуматрицы и нижней полуматрицы;fig. 11 is a graph showing the roundness of a steel pipe before expanding a pipe formed by closing a weld gap portion of an open pipe by welding as a function of changes in the individual limiting angles of the upper half-matrix and the lower half-matrix;

фиг. 12 - график, показывающий силу давления в зависимости от изменения отдельных ограничивающих углов верхней полуматрицы и нижней полуматрицы;fig. 12 is a graph showing the force of pressure versus changes in the individual limiting angles of the upper half-matrix and the lower half-matrix;

фиг. 13 - график, показывающий величину незамкнутого участка зазора под сварку, когда ограничивающий угол верхней полуматрицы и ограничивающий угол нижней полуматрицы являются одинаковыми, и длина немного изогнутого участка или неизогнутого участка заготовки предварительной формы изменяется после гибки давлением;fig. 13 is a graph showing the magnitude of an open portion of the weld gap when the limiting angle of the upper half matrix and the limiting angle of the lower half matrix are the same, and the length of the slightly curved portion or non-curved portion of the preform is changed after pressure bending;

фиг. 14 - график, показывающий округлость стальной трубы перед экспандированием трубы, когда ограничивающий угол верхней полуматрицы и ограничивающий угол нижней полуматрицы являются одинаковыми, и длина немного изогнутого участка или неизогнутого участка заготовки предварительной формы изменяется после гибки давлением;fig. 14 is a graph showing the roundness of a steel pipe before expanding the pipe when the limiting angle of the upper half-matrix and the limiting angle of the lower half-matrix are the same, and the length of a slightly curved portion or non-curved portion of a preform is changed after pressure bending;

фиг. 15 - график, показывающий силу давления, когда ограничивающий угол верхней полуматрицы и ограничивающий угол нижней полуматрицы являются одинаковыми, и длина немного изогнутого участка или неизогнутого участка заготовки предварительной формы изменяется после гибки давлением;fig. 15 is a graph showing pressure force when the limiting angle of the upper half-die and the limiting angle of the lower half-die are the same, and the length of a slightly curved portion or non-curved portion of a preform is changed after pressure bending;

фиг. 16 - график, показывающий величину незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы в зависимости от изменения радиусов дугообразных участков верхней полуматрицы и нижней полуматрицы;fig. 16 is a graph showing the magnitude of the open section of the weld gap for an open pipe depending on the change in the radii of the arcuate sections of the upper half-matrix and the lower half-matrix;

фиг. 17 - график, показывающий силу давления в зависимости от изменения радиусов дугообразных участков верхней полуматрицы и нижней полуматрицы.fig. 17 is a graph showing the force of pressure versus changes in the radii of the arcuate portions of the upper half-matrix and the lower half-matrix.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Ниже приведено описание варианта выполнения матрицы для обработки давлением и способа изготовления стальной трубы, используя матрицу для обработки давлением по настоящему изобретению. На фиг. 1 показан перспективный внешний вид матрицы 1 и пуансона 2 для использования во время формования заготовки предварительной формы, имеющей U-образное сечение с помощью процесса гибки давлением по настоящему варианту выполнения. Матрица 1 расположена на пути транспортировки листового материала, содержащего множество транспортирующих роликов 3 для листового материала S, и содержит пару элементов 1a и 1b в форме бруска, левый и правый, для поддержки листового материала S в двух точках в направлении транспортировки листового материала. Расстояние e между элементами 1a и 1b в форме бруска в направлении транспортировки листового материала можно изменять в зависимости от размера готовой стальной трубы.The following is a description of an embodiment of an injection die and a method for manufacturing a steel pipe using the injection die of the present invention. FIG. 1 shows a perspective external view of a die 1 and a punch 2 for use during forming a preform having a U-shaped section using the pressure bending process of the present embodiment. The die 1 is disposed on a sheet material conveying path containing a plurality of conveying rollers 3 for the sheet material S and comprises a pair of bar-shaped members 1a and 1b, left and right, for supporting the sheet material S at two points in the conveying direction of the sheet material. The distance e between the bar-shaped members 1a and 1b in the conveying direction of the sheet material can be varied depending on the size of the finished steel pipe.

Пуансон 2 может перемещаться в направлении к матрице 1 и от нее и имеет направленный вниз выступающий передний конец 2a пуансона для обработки давлением материала S и опору 2b пуансона такой же ширины, продолжающуюся к задней поверхности (верхней концевой поверхности) от переднего конца 2a пуансона для поддержки переднего конца 2a пуансона. Опора 2b пуансона имеет верхний конец, соединенный с не показанным средством привода. Приводное средство прикладывает усилие прижима к переднему концу 2а пуансона.The punch 2 is movable towards and away from the die 1 and has a downwardly projecting front end 2a of the punch for pressurizing the material S and a punch support 2b of the same width extending towards the rear surface (upper end surface) from the front end 2a of the punch to support the front end 2a of the punch. The punch support 2b has an upper end connected to a drive means, not shown. The drive means applies a pressing force to the front end 2a of the punch.

На фиг. 2 показан процесс формования заготовки S₁ предварительной формы, имеющей U-образное сечение в результате гибки давлением. Этот процесс, в частности, иллюстрирует пример, в котором осуществляют гибку листового материала S, предварительного подвергнутого загибу кромки, причем листовой материал S подают сверху вниз в левой колонке на фиг. 2, затем сверху вниз в средней колонке на фиг. 2, и, наконец, выполняют гибку, как показано в правой колонке на фиг. 2. Стрелки возле пуансона 2 и листового материала S на фиг. 2 указывают направление, в котором движутся пуансон 2 или листовой материал S на каждом этапе.FIG. 2 shows the process of forming a preform S ₁ having a U-shaped cross section by pressure bending. This process is particularly illustrated by an example in which the pre-folded sheet material S is bent, the sheet material S being fed from top to bottom in the left column in FIG. 2, then from top to bottom in the middle column of FIG. 2, and finally bending is performed as shown in the right column in FIG. 2. The arrows near the punch 2 and the sheet material S in FIG. 2 indicate the direction in which the punch 2 or sheet material S moves at each step.

Для придания листовому материалу S трубчатой формы, используя в качестве исходного материала листовой материал S, прежде всего, предварительно выполняют загиб кромки листового материала S. Этот загиб кромки выполняют на концевом участке по ширине листа, гибка которого является относительно сложной по сравнению с гибкой, выполняемой на листовом материале S, используя матрицу 1 и пуансон 2. При условии, что на концевых участках листового материала S по ширине предусмотрены изогнутые участки кромок, выполненные посредством загиба кромок, можно легко обеспечить надлежащую округлость стальной трубы по сравнению с тем, когда изогнутые участки кромок не предусмотрены. Округлость стальной трубы является показателем того, насколько близко форма сечения стальной трубы соответствует кругу, и является величиной, определяемой соотношением, полученным делением разности между максимальной и минимальной величиной отклонения от приблизительной дуги на всей окружности стальной трубы на диаметр стальной трубы. Например, стальная труба, имеющая наружный диаметр D, разделена на 8 равных частей, 12 равных частей, 16 равных частей или 24 равные части в окружном направлении трубы на любой заданной длине трубы, и наружные диаметры измерены в противоположных положениях. Если максимальный диаметр и минимальный диаметр измеренных наружных диаметров равны D_max и D_min, соответственно, округлость [%] определяется как {(D_max-D_min)/D}×100. Чем ближе округлость к нулю, тем ближе форма сечения стальной трубы к идеальному кругу.For shaping the sheet material S into a tubular shape using the sheet material S as a starting material, first of all, the edge bending of the sheet material S is preliminarily performed. This edge bending is performed at the end portion along the width of the sheet, the bending of which is relatively difficult compared to the flexible one performed on the sheet material S using a die 1 and a punch 2. Provided that curved edge portions are provided across the width at the end portions of the sheet material S by bending the edges, it is easy to ensure that the steel pipe is properly rounded compared to when the curved edge portions not provided. The roundness of a steel pipe is a measure of how close the cross-sectional shape of a steel pipe is to a circle and is a ratio obtained by dividing the difference between the maximum and minimum deviation from the approximate arc over the entire circumference of the steel pipe by the diameter of the steel pipe. For example, a steel pipe having an outer diameter D is divided into 8 equal parts, 12 equal parts, 16 equal parts, or 24 equal parts in the circumferential direction of the pipe at any given pipe length, and the outside diameters are measured at opposite positions. If the maximum diameter and minimum diameter of the measured outer diameters are equal to D _max and D _min , respectively, the roundness [%] is defined as {(D _max -D _min ) / D} × 100. The closer the roundness is to zero, the closer the cross-sectional shape of the steel pipe is to a perfect circle.

Листовой материал S, имеющий изогнутые участки кромок, помещают на матрицу 1, как показано на фиг. 1. В то время как листовой материал S периодически транспортируется на предварительно заданную величину подачи, выполняется гибка (трехточечная гибка) всего листового материала S с помощью процесса, показанного на фиг. 2, для формирования заготовки S₁ предварительной формы, имеющей в целом U-образное сечение.A sheet material S having curved edge portions is placed on a die 1 as shown in FIG. 1. While the sheet material S is periodically conveyed by a predetermined feed amount, bending (three-point bending) of the entire sheet material S is performed by the process shown in FIG. 2 to form a preform S ₁ having a generally U-shaped cross-section.

На фиг. 3 показан вид в разрезе заготовки S₁ предварительной формы, имеющей U-образное сечение. Как показано на фиг. 3, часть заготовки S₁ предварительной формы имеет неизогнутый участок P, который не подвергается гибке и расположен, в частности, приблизительно в секции W/4 в стороне от каждого из концевых участков по ширине листа. Этот неизогнутый участок P может быть получен посредством увеличения величины подачи листового материала S и исключения обработки давлением с помощью пуансона 2. Часть заготовки S₁ предварительной формы вместо неизогнутого участка P может иметь немного изогнутый участок с кривизной меньше кривизны других участков (с небольшой кривизной по сравнению с другими участками), расположенный, в частности, приблизительно в секции W/4 в стороне от каждого из концевых участков по ширине листа. В этом случае при необходимости в приведенном ниже описании выражение «неизогнутый участок P» можно читать как «немного изогнутый участок». Немного изогнутый участок может быть получен посредством прикладывания к нему пуансоном 2 меньшего по величине давления по сравнению с другими участками.FIG. 3 is a cross-sectional view of a preform S ₁ having a U-shaped section. As shown in FIG. 3, a part of the preform S ₁ has a non-bent portion P that does not undergo bending and is located, in particular, approximately in the section W / 4 away from each of the end portions across the width of the sheet. This unbent portion P can be obtained by increasing the feed amount of the sheet material S and eliminating the pressure treatment with the punch 2. The part of the preform S ₁ instead of the unbent portion P may have a slightly bent portion with a curvature less than the curvature of other portions (with a small curvature compared with other sections), located, in particular, approximately in section W / 4 to the side of each of the end sections across the width of the sheet. In this case, if necessary, in the description below, the expression "non-curved portion P" can be read as "slightly curved portion". A slightly curved section can be obtained by applying a lower pressure to it with the punch 2 compared to other sections.

Пуансон 2, показанный на фиг. 1 и фиг. 2, имеет I-образную форму, в которой ширина переднего конца 2a пуансона в направлении транспортировки листового материала равна ширине опоры 2b пуансона в направлении транспортировки листового материала. Однако форма пуансона 2 до этого не ограничивается. Например, можно использовать пуансон 2, имеющий приблизительно перевернутую форму T, в котором ширина переднего конца 2a пуансона в направлении транспортировки листового материала больше ширины опоры 2b пуансона в направлении транспортировки листового материала. Если ширина опоры 2b пуансона в направлении транспортировки листового материала такая же, пуансон 2, имеющий приблизительно перевернутую форму T, может прикладывать давление к большей площади листового материала S за одно нажатие по сравнению с пуансоном 2, имеющим I-образную форму, тем самым, уменьшая число нажатий.The punch 2 shown in FIG. 1 and FIG. 2 has an I-shape in which the width of the punch front end 2a in the sheet material conveying direction is equal to the width of the punch support 2b in the sheet material conveying direction. However, the shape of the punch 2 is not limited to this. For example, a punch 2 having an approximately inverted T shape may be used, in which the width of the front end 2a of the punch in the direction of conveying the sheet material is greater than the width of the punch support 2b in the direction of conveying the sheet material. If the width of the punch support 2b in the conveying direction of the sheet material is the same, the punch 2 having an approximately inverted shape T can apply pressure to a larger area of the sheet material S in one stroke compared to the punch 2 having an I-shape, thereby reducing number of clicks.

После выполнения гибки давлением листового материала S для формования заготовки S₁ предварительной формы, имеющей U-образное сечение, выполняют окончательное формование для придания O-образной формы заготовке S₁, имеющей предварительную форму, используя верхнюю полуматрицу 4 и нижнюю полуматрицу 5, как показано на фиг. 4, тем самым получая открытую трубу S₂, которая является трубчатым телом, имеющим участок G зазора под сварку между концевыми участками по ширине листа, расположенными напротив друг друга в окружном направлении.After performing the bending pressure of the sheet material S to form the preform S ₁ pre-form having a U-shaped cross section, operate final shaping to give O-shaped S ₁ preform having a preform, using the upper half-matrix 4 and a lower half-matrix 5, as shown in fig. 4, thereby obtaining an open pipe S ₂ which is a tubular body having a weld gap portion G between the widthwise end portions of the sheet opposite each other in the circumferential direction.

Процесс выполнения окончательного формования заготовки S₁ предварительной формы для получения открытой трубы S₂ описан ниже со ссылкой на фиг. 4. Прежде всего, как показано на фиг. 4(a), заготовку S₁ предварительной формы устанавливают в нижнюю матрицу 5 таким образом, что верхняя полуматрица 4 и U-образная открытая сторона заготовки S₁ предварительной формы расположены напротив друг друга (так что U-образная открытая сторона заготовки S₁ предварительной формы обращена вверх), и заготовка S₁ предварительной формы удерживается между верхней полуматрицей 4 и нижней полуматрицей 5. Как показано на фиг. 5, поверхности верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5. которые могут находиться в контакте с заготовкой S₁ предварительной формы, имеют дугообразные участки 4a и 5a, соответственно, с диаметром, равным или по существу равным наружному диаметру стальной трубы, подлежащей формованию, и с центральным углом θ. В дальнейшем центральный угол θ дугообразных участков 4a и 5a будет именоваться ограничивающим углом. Дугообразный участок 4a имеет центр дуги в положении, совпадающим с центром O_p4 гибки верхней полуматрицы 4. Дугообразный участок 5a имеет центр дуги в положении, совпадающим с центром O_p5 гибки нижней полуматрицы 5. Верхняя полуматрица 4 имеет линейные участки 4b₁ и 4b₂, соединенные с обоими концами в направлении дуги дугообразного участка 4a. Нижняя полуматрица 5 имеет линейные участки 5b₁ и 5b₂, соединенные с обоими концами в направлении дуги дугообразного участка 5a. Вместо линейных участков 4b₁, 4b₂, 5b₁, и 5b₂, верхняя полуматрица 4 и нижняя полуматрица 5 могут иметь дугообразные участки небольшой кривизны, имеющие кривизну меньше кривизны дугообразных участков 4a и 5a.A process for performing the final shaping of the preform S ₁ to obtain an open tube S _{2 is} described below with reference to FIG. 4. First of all, as shown in FIG. 4 (a), the preform S _{1 is} positioned in the lower die 5 such that the upper die 4 and the U-shaped open side of the preform S ₁ are opposite each other (so that the U-shaped open side of the preform S ₁ facing up), and the preform S _{1 is} held between the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5. As shown in FIG. 5, the surfaces of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5. which can be in contact with the preform S ₁ have arcuate portions 4a and 5a, respectively, with a diameter equal to or substantially equal to the outer diameter of the steel pipe to be formed, and with central angle θ. Hereinafter, the center angle θ of the arcuate portions 4a and 5a will be referred to as a limiting angle. The arcuate portion 4a has an arc center at a position coincident with the bending center O _{p4 of the} upper half-matrix 4. The arcuate portion 5a has an arc center at a position coinciding with the bending center O _{p5 of the} lower half-matrix 5. The upper half-matrix 4 has linear portions 4b ₁ and 4b ₂ , connected to both ends in the direction of the arc of the arcuate portion 4a. The lower half-matrix 5 has linear portions 5b ₁ and 5b ₂ connected to both ends in the arc direction of the arcuate portion 5a. Instead of linear portions 4b ₁ , 4b ₂ , 5b ₁ , and 5b ₂ , the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 may have arcuate portions of slight curvature having a curvature less than that of the arcuate portions 4a and 5a.

В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы линейные участки 4b₁ и 4b₂, соединенные с дугообразным участком 4a, были симметричными относительно центра O_p4 гибки, т.е. центра дугообразного участка 4a с точки зрения улучшения симметрии готовой стальной трубы. Сходным образом предпочтительно, чтобы дугообразные участки небольшой кривизны, предусматриваемые вместо линейных участков 4b₁ и 4b₂, соединенных с дугообразным участком 4a, были симметричными относительно центра O_p4 гибки, т.е. центра дугообразного участка 4a с точки зрения улучшения симметрии готовой стальной трубы. Сходным образом, предпочтительно, чтобы линейные участки 5b₁ и 5b₂, соединенные с дугообразным участком 5a, были симметричными относительно центра O_p5 гибки, т.е. центра дугообразного участка 5a с точки зрения улучшения симметрии готовой стальной трубы. Сходным образом предпочтительно, чтобы дугообразные участки небольшой кривизны, предусматриваемые вместо линейных участков 5b₁ и 5b₂, соединенных с дугообразным участком 5a, были симметричными относительно центра O_p5 гибки, т.е. центра дугообразного участка 5a с точки зрения улучшения симметрии готовой стальной трубы.In the present invention, it is preferable that the linear portions 4b ₁ and 4b ₂ connected to the arcuate portion 4a are symmetrical about the bending center O _p4 , i.e. the center of the arcuate portion 4a from the point of view of improving the symmetry of the finished steel pipe. Similarly, it is preferred that the arcuate portions of slight curvature provided in place of the linear portions 4b ₁ and 4b ₂ connected to the arcuate portion 4a are symmetrical about the bending center O _p4 , i.e. the center of the arcuate portion 4a from the point of view of improving the symmetry of the finished steel pipe. Likewise, it is preferable that the linear portions 5b ₁ and 5b ₂ connected to the arcuate portion 5a are symmetrical about the bending center O _p5 , i.e. the center of the arcuate portion 5a in terms of improving the symmetry of the finished steel pipe. Similarly, it is preferable that the arcuate portions of slight curvature provided instead of the linear portions 5b ₁ and 5b ₂ connected to the arcuate portion 5a are symmetrical about the bending center O _p5 , i.e. the center of the arcuate portion 5a in terms of improving the symmetry of the finished steel pipe.

В дальнейшем заготовка S₁ предварительной формы, удерживаемая между верхней полуматрицей 4 и нижней полуматрицей 5, прижимается верхней полуматрицей 4 и подвергается окончательному формованию, как показано фиг. 4(b). В рассматриваемом случае участки заготовки S₁ предварительной формы, которые расположены напротив дугообразных участков 4a и 5a верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5, ограничены верхней полуматрицей 4 и нижней полуматрицей 5, в то время как неизогнутые участки P заготовки S₁ предварительной формы не ограничиваются верхней полуматрицей 4 и нижней полуматрицей 5. Таким образом, открытая труба P₂, как показано на фиг. 4(c), может быть сформована с помощью силы давления меньше силы давления, необходимой, когда вся окружность заготовки S₁ предварительной формы ограничена верхней полуматрицей 4 и нижней полуматрицей 5.Subsequently, the preform S ₁ held between the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 is pressed by the upper half-matrix 4 and is subjected to final shaping, as shown in FIG. 4 (b). In this case, the portions of the preform S ₁ that are located opposite the arcuate portions 4a and 5a of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 are limited by the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5, while the unbent areas P of the preform S ₁ are not limited to the upper half-matrix 4 and lower half-matrix 5. Thus, the open pipe P ₂ , as shown in FIG. 4 (c) can be molded with a pressure force less than the pressure force required when the entire circumference of the preform S _{1 is} limited by the upper half-die 4 and the lower half-die 5.

В рассматриваемом случае в настоящем изобретении, когда открытая труба S₂ сформована посредством окончательного формования заготовки S₁ предварительной формы, используя верхнюю полуматрицу 4 и нижнюю полуматрицу 5, сила давления прикладывается к части W/4 в стороне от центра неизогнутого участка P в направлении концевого участка по ширине заготовки S₁ предварительной формы. Причина этого заключается в следующем. Когда вся заготовка S₁ предварительной формы принимает форму круга, изгибающий момент M=F⋅r⋅cosϕ (F - сила давления, r - радиус круга) в положении, где центральный угол находится в стороне от участка прикладывания давления, что соответствует углу ϕ, и является наибольшим в положении в стороне от участка прикладывания давления, что соответствует углу 90 градусов, где деформация также наибольшая. Сила давления прикладывается в положении в стороне от центра неизогнутого участка P, что соответствует углу 90 градусов, т.е. 1/4 целой окружности, в результате чего неизогнутый участок P эффективно деформируется. В рассматриваемом случае изгибающий момент является наибольшим в положении в стороне от положения, воспринимающего усилия давления, что соответствует углу 90 градусов, и уменьшается, когда расстояние от этого положения увеличивается. На основании этого предпочтительно, чтобы сила давления прикладывалась к секции в стороне от центра неизогнутого участка P в направлении концевого участка по ширине, что соответствует W/4±0,07W, для обеспечения достаточной пластической деформации в неизогнутом участке P.In the case under consideration in the present invention, when the open pipe S _{2 is} formed by the final molding of the preform S ₁ using the upper half matrix 4 and the lower half matrix 5, a pressure force is applied to the W / 4 portion away from the center of the non-bent portion P towards the end portion along the width of the workpiece S _{1 of the} preliminary form. The reason for this is as follows. When the entire preform S ₁ takes the shape of a circle, the bending moment M = F⋅r⋅cosϕ (F is the pressure force, r is the radius of the circle) at the position where the central angle is away from the pressure application area, which corresponds to the angle ϕ, and is greatest at a position away from the pressure application area, which corresponds to an angle of 90 degrees, where the deformation is also greatest. The pressure force is applied at a position away from the center of the unbent portion P, which corresponds to an angle of 90 degrees, i.e. 1/4 of the whole circle, whereby the unbent portion P is effectively deformed. In this case, the bending moment is greatest in a position away from the position receiving pressure forces, which corresponds to an angle of 90 degrees, and decreases as the distance from this position increases. Based on this, it is preferable that a pressure force is applied to the section away from the center of the unbent portion P in the direction of the end portion in the width, which corresponds to W / 4 ± 0.07W, to ensure sufficient plastic deformation in the unbent portion P.

В настоящем варианте выполнения центр неизогнутого участка P расположен в секции, включающей в себя положение в стороне от концевого участка по ширине, что соответствует W/4. Причина этого заключается в следующем. Несмотря на то, что предпочтительно, чтобы сила давления прикладывалась к секции в стороне от центра неизогнутого участка P в направлении концевого участка по ширине, что соответствует W/4, как описано выше, положение контакта между верхней полуматрицей 4 и заготовкой S₁ предварительной формы изменяется на этапе формования заготовки S₁ предварительной формы с целью получения открытой трубы S₂. Когда неизогнутый участок P расположен в секции, включающей в себя положение в стороне от концевого участка по ширине, что соответствует W/4, в заготовке S₁ предварительной формы, участок, воспринимающий силу давления, всегда является концевым участком по ширине заготовки S₁ предварительной формы, так что неизогнутый участок является наиболее деформируемым. Таким образом, существует возможность деформирования неизогнутого участка P за одно нажатие без изменения положения прикладывания давления. Кроме того, предпочтительно, чтобы обеспечивались условия, при которых неизогнутый участок P находится в диапазоне W/4±0,07W от положения восприятия силы давления, т.е. концевого участка по ширине заготовки S₁ предварительной формы.In the present embodiment, the center of the non-bent portion P is located in a section including a position away from the end portion in a width that corresponds to W / 4. The reason for this is as follows. Although it is preferable that a pressure force is applied to the section away from the center of the non-bent portion P in the direction of the end portion in the width, which corresponds to W / 4, as described above, the contact position between the upper half-die 4 and the preform S ₁ changes at the stage of forming the preform S ₁ in order to obtain an open pipe S ₂ . When the unbent portion P is located in a section including a position away from the end portion in width corresponding to W / 4 in the preform S ₁ , the pressure receiving portion is always the end portion of the width of the preform S ₁ so that the unbent portion is the most deformable. Thus, it is possible to deform the unbent portion P in one stroke without changing the position of applying the pressure. In addition, it is preferable that the conditions are ensured under which the unbent portion P is in the range W / 4 ± 0.07W from the position of receiving the pressure force, i.e. the end section along the width of the preform S ₁ .

Поскольку концевые участки по ширине листа находятся в контакте с верхней полуматрицей 4 в исходном состоянии формования, как показано на фиг. 4(a) и фиг. 4(b), предпочтительно, чтобы неизогнутый участок P был расположен в секции, включающей в себя секцию в стороне от концевого участка по ширине заготовки S₁ предварительной формы, что соответствует W/4.Since the end portions across the width of the sheet are in contact with the upper half-die 4 in the initial forming state, as shown in FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b), it is preferable that the unbent portion P is located in a section including a section away from the end portion across the width of the preform S ₁ , which corresponds to W / 4.

На фиг. 6 представлен график, показывающий взаимосвязь между величиной незамкнутого участка G зазора под сварку открытой трубы S₂ и ограничивающим углом в сочетании с силой давления. Соотношения между величиной незамкнутого участка и ограничивающим углом, показанные на фиг. 6, и величиной давления являются соотношениями, полученными для стальной трубы с пределом прочности на разрыв 630 МПа, наружным диаметром 660,4 мм и толщиной трубы 40,0 мм, образованной посредством сварки обоих краев открытой трубы S₂ с последующим выполнением корректировки формы посредством экспандирования трубы при коэффициенте экспандирования трубы 1%.FIG. 6 is a graph showing the relationship between the size of the open section G of the weld gap of the open pipe S ₂ and the limiting angle in combination with the pressure force. The relationship between the open area size and the bounding angle shown in FIG. 6, and the pressure value is the relationship obtained for a steel pipe with a tensile strength of 630 MPa, an outer diameter of 660.4 mm and a pipe thickness of 40.0 mm, formed by welding both edges of the open pipe S _2, and then performing shape correction by expansion pipes with a pipe expansion coefficient of 1%.

Заготовка S₁ предварительной формы после гибки давлением имеет неизогнутый участок P длиной W/12 на участке W/4 от каждого из концов по ширине листа с обеих сторон, и эта заготовка S₁ предварительной формы удерживается между верхней полуматрицей 4 и нижней полуматрицей 5 с одним и тем же ограничивающим углом. Величину давления задают таким образом, что расстояние между участками W/2 открытой трубы S₂ равно диаметру до экспандирования трубы (величину давления при окончательном формовании задают таким образом, что диаметр в продольном направлении согласуется с диаметром перед экспандированием трубы). Как можно видеть из фиг. 6, чем больше ограничивающий угол, тем меньше величина незамкнутого участка G зазора под сварку открытой трубы S₂.The preform S ₁ after pressure bending has an unbent portion P of length W / 12 in the W / 4 portion from each of the ends along the sheet width on both sides, and this preform S _{1 is} held between the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 with one and the same bounding angle. The pressure value is set such that the distance between the portions W / 2 of the open pipe S ₂ is equal to the diameter before the pipe expansion (the pressure value during the final molding is set so that the diameter in the longitudinal direction matches the diameter before the pipe expansion). As can be seen from FIG. 6, the larger the limiting angle, the smaller the open-ended portion G of the weld gap of the open pipe S ₂ .

На фиг. 7(a) - 7(c) схематично показано состояние деформации, когда открытая труба S₂ формуется с использованием верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 с ограничивающим углом 0 градусов. Когда ограничивающий угол верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 составляет 0 градусов, дугообразные участки 4a и 5a являются дугами, имеющими диаметр, равный 1,16 наружного диаметра стальной трубы, так что верхняя полуматрица 4 находится в контакте только с обоими краями заготовки S₁ предварительной формы, а нижняя полуматрица 5 находится в контакте только с центральным участком по ширине листа заготовки S₁ предварительной формы. Как показано на фиг. 7(a), диаметр дугообразного участка 5a нижней полуматрицы 5 больше диаметра стальной трубы, так что при сравнении сечения заготовки S₁ предварительной формы с часами только участок «6 часов» находится в контакте с нижней полуматрицей 5. Таким образом, как показано на фиг. 7(b), участок «6 часов» заготовки S₁ предварительной формы и близлежащие участки изгибаются назад, так что они соответствуют дугообразному участку 5a нижней полуматрицы 5 во время окончательного формования, и радиус кривизны становится больше диаметра стальной трубы. В результате после окончательного формования, как показано на фиг. 7(c), величина незамкнутого участка G зазора под сварку открытой трубы S₂ является большой в сочетании с пружинением на участке «3 часа» и участке «9 часов» заготовки S₁ предварительной формы.FIG. 7 (a) to 7 (c) schematically show a deformation state when an open pipe S ₂ is formed using an upper half-matrix 4 and a lower half-matrix 5 with a limiting angle of 0 degrees. When the limiting angle of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 is 0 degrees, the arcuate portions 4a and 5a are arcs having a diameter equal to 1.16 of the outer diameter of the steel pipe, so that the upper half-matrix 4 is in contact only with both edges of the preform S _1. forms, and the lower half-matrix 5 is in contact only with the central region along the width of the sheet of the blank S _{1 of the} preliminary form. As shown in FIG. 7 (a), the diameter of the arcuate portion 5a of the lower half-matrix 5 is greater than the diameter of the steel pipe, so that when comparing the cross-section of the preform S ₁ with the clock, only the 6 o'clock portion is in contact with the lower half-matrix 5. Thus, as shown in FIG. ... 7 (b), the 6 o'clock portion of the preform S ₁ and the adjacent portions are bent back so that they correspond to the arcuate portion 5a of the lower half matrix 5 during final forming, and the radius of curvature becomes larger than the diameter of the steel pipe. As a result, after the final molding, as shown in FIG. 7 (c), the size of the open portion G of the weld gap of the open pipe S ₂ is large in combination with the springback at the "3 o'clock" portion and the "9 o'clock" portion of the preform S ₁ .

На фиг. 8 представлен график, показывающий взаимосвязь между ограничивающим углом и округлостью стальной трубы перед экспандированием трубы, когда участок G зазора под сварку открытой трубы S₂ замкнут посредством сварки. Как можно понять из фиг. 8, когда ограничивающий угол равен 60 градусам, округлость будет хуже, чем когда ограничивающий угол равен 0 градусов. Однако с увеличением ограничивающего угла округлость улучшается. Когда ограничивающий угол равен 70 градусам и более, округлость будет лучше, чем когда ограничивающий угол равен 0 градусов. Также можно понять, что округлость наиболее улучшается, когда ограничивающий угол составляет от 100 градусов до 110 градусов.FIG. 8 is a graph showing the relationship between the limiting angle and the roundness of the steel pipe before expanding the pipe when the weld gap portion G of the open pipe S ₂ is closed by welding. As can be understood from FIG. 8, when the bounding angle is 60 degrees, the roundness will be worse than when the bounding angle is 0 degrees. However, as the limiting angle increases, the roundness improves. When the bounding angle is 70 degrees or more, the roundness will be better than when the bounding angle is 0 degrees. You can also understand that roundness improves most when the bounding angle is between 100 degrees and 110 degrees.

На фиг. 9 представлен график, показывающий взаимосвязь между ограничивающим углом и силой давления. Как можно понять из фиг. 9, когда ограничивающий угол увеличивается, сила давления также увеличивается. Увеличение ограничивающего угла уменьшает величину незамкнутого участка G зазора под сварку открытой трубы S₂, но увеличенная сила давления требует использования более мощного прессового оборудования. Следовательно, предпочтительным является уменьшение ограничивающего угла в диапазоне, в котором достигается требуемая величина незамкнутого участка зазора под сварку. Например, ограничивающий угол задают равным 150 градусам или меньше для задания силы давления до 90% или меньше от силы давления, требуемой, когда отдельные ограничивающие углы верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 для ограничения всей окружности заготовки S₁ предварительной формы с помощью верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 равны 180 градусам.FIG. 9 is a graph showing the relationship between the limiting angle and the pressure force. As can be understood from FIG. 9, when the limiting angle increases, the pressure force also increases. An increase in the limiting angle reduces the size of the open section G of the weld gap for the open pipe S ₂ , but the increased pressure force requires the use of more powerful pressing equipment. Therefore, it is preferable to reduce the limiting angle in the range in which the required size of the open area of the weld gap is achieved. For example, the limiting angle is set to 150 degrees or less to set the pressure force to 90% or less of the pressure force required when the separate limiting angles of the upper half-matrix 4 and lower half-matrix 5 to constrain the entire circumference of the preform S ₁ with the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 are equal to 180 degrees.

На фиг. 10 представлен график, показывающий величину незамкнутого участка G зазора под сварку открытой трубы S₂ в зависимости от изменения отдельных ограничивающих углов верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5. На фиг. 11 представлен график, показывающий округлость стальной трубы перед экспандированием трубы, образованной посредством замыкания участка G зазора под сварку открытой трубы S₂ с помощью сварки в зависимости от изменения отдельных ограничивающих углов верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5. На фиг. 12 представлен график, показывающий силу давления в зависимости от изменения отдельных ограничивающих углов верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5. Данные на фиг. 10-12 получены для стальной трубы с пределом прочности на разрыв 630 МПа, наружным диаметром 660,4 мм и толщиной трубы 40,0 мм, т.е. указанные характеристики являются такими же, как и характеристики в отношении фиг. 6, фиг. 8 и фиг. 9. Горизонтальная ось отображает среднее значение ограничивающих углов верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5, а различные ограничивающие углы в нижней полуматрице 5 обозначены различными символами. На этих фигурах, к примеру, выражение «нижняя 60 градусов» означает, что ограничивающий угол в нижней полуматрице 5 равен 60 градусам.FIG. 10 is a graph showing the magnitude of the open area G of the weld gap of the open pipe S ₂ as a function of the variation of the individual limiting angles of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5. FIG. 11 is a graph showing the roundness of a steel pipe before expanding a pipe formed by closing the weld gap G of an open pipe S ₂ by welding as a function of changes in the individual limiting angles of the upper half matrix 4 and the lower half matrix 5. FIG. 12 is a graph showing the force of pressure as a function of changes in the individual limiting angles of the upper half matrix 4 and the lower half matrix 5. The data in FIG. 10-12 were obtained for a steel pipe with a tensile strength of 630 MPa, an outer diameter of 660.4 mm and a pipe thickness of 40.0 mm, i.e. these characteristics are the same as those in relation to FIG. 6, figs. 8 and FIG. 9. The horizontal axis represents the mean of the limiting angles of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5, and the different limiting angles in the lower half-matrix 5 are indicated by different symbols. In these figures, for example, the expression "bottom 60 degrees" means that the limiting angle in the bottom half-matrix 5 is 60 degrees.

Как можно понять из фиг. 10, независимо от отдельных ограничивающих углов верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5, когда средняя величина ограничивающих углов верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 увеличивается, величина незамкнутого участка G зазора под сварку открытой трубы S₂ уменьшается. Как можно понять из фиг. 11, когда ограничивающий угол одной из полуматриц, верхней полуматрицы 4 или нижней полуматрицы 5, становится меньше 60 градусов, округлость стальной трубы ухудшается. Соответственно, несмотря на то что отдельные ограничивающие углы верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 необязательно должны быть равны, желательно, чтобы ограничивающие углы верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 превышали 60 градусов для получения формы с удовлетворительной округлостью стальной трубы. Из фиг. 12 также можно понять, что чем больше средняя величина ограничивающих углов верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5, тем больше сила давления. Следовательно, когда задано верхнее предельное значение допускаемой силы давления, диапазон средней величины используемых ограничивающих углов верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 может быть определен по верхнему предельному значению силы давления.As can be understood from FIG. 10, regardless of the individual limiting angles of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5, when the average value of the limiting angles of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 increases, the size of the open area G of the weld gap S ₂ decreases. As can be understood from FIG. 11, when the limiting angle of one of the half-matrix, the upper half-matrix 4 or the lower half-matrix 5 becomes less than 60 degrees, the roundness of the steel pipe deteriorates. Accordingly, although the individual limiting angles of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 need not be equal, it is desirable that the limiting angles of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 exceed 60 degrees to obtain a satisfactory roundness of the steel pipe. From FIG. 12 it can also be understood that the larger the average value of the limiting angles of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5, the greater the pressure force. Therefore, when the upper limit value of the allowable pressure force is set, the range of the average value of the used limiting angles of the upper half matrix 4 and the lower half matrix 5 can be determined from the upper limit value of the pressure force.

На фиг. 13 представлен график, показывающий величину незамкнутого участка G зазора под сварку, когда ограничивающий угол верхней полуматрицы 4 и ограничивающий угол нижней полуматрицы 5 являются одинаковыми, и длина L неизогнутого участка P заготовки S₁ предварительной формы изменяется после гибки давлением. На фиг. 14 представлен график, показывающий округлость стальной трубы перед экспандированием трубы, когда ограничивающий угол верхней полуматрицы 4 и ограничивающий угол нижней полуматрицы 5 являются одинаковыми, и длина L неизогнутого участка P заготовки S₁ предварительной формы изменяется после гибки давлением. На фиг. 15 представлен график, показывающий силу давления, когда ограничивающий угол верхней полуматрицы 4 и ограничивающий угол нижней полуматрицы 5 являются одинаковыми, и длина L неизогнутого участка P заготовки S₁ предварительной формы изменяется после гибки давлением. На фиг. 13-15 горизонтальная ось отображает среднюю величину ограничивающего угла верхней полуматрицы 4 и ограничивающего угла нижней полуматрицы 5.FIG. 13 is a graph showing the magnitude of the open portion G of the weld gap when the limiting angle of the upper half matrix 4 and the limiting angle of the lower half matrix 5 are the same, and the length L of the unbent portion P of the preform S ₁ changes after pressure bending. FIG. 14 is a graph showing the roundness of a steel pipe before expanding the pipe when the limiting angle of the upper half-matrix 4 and the limiting angle of the lower half-matrix 5 are the same, and the length L of the unbent portion P of the preform S ₁ changes after pressure bending. FIG. 15 is a graph showing the pressure force when the limiting angle of the upper half-matrix 4 and the limiting angle of the lower half-matrix 5 are the same, and the length L of the unbent portion P of the preform S ₁ changes after pressure bending. FIG. 13-15 the horizontal axis shows the average value of the limiting angle of the upper half-matrix 4 and the limiting angle of the lower half-matrix 5.

Как можно понять из фиг. 13, независимо от длины L неизогнутого участка P заготовки S₁ предварительной формы, когда средняя величина ограничивающего угла верхней полуматрицы 4 и средняя величина ограничивающего угла нижней полуматрицы 5 увеличивается, величина незамкнутого участка G зазора под сварку увеличивается. Также понятно, что когда средняя величина ограничивающего угла верхней полуматрицы 4 и средняя величина ограничивающего угла нижней полуматрицы 5 одинаковые, большей длине L соответствует меньшая величина незамкнутого участка G зазора под сварку. Как можно понять из фиг. 14 и фиг. 15, когда средняя величина ограничивающего угла верхней полуматрицы 4 и ограничивающего угла нижней полуматрицы 5 одинаковые, отсутствует значительное различие в округлости стальной трубы и силе давления на нее, что обусловлено длиной L неизогнутого участка P заготовки S₁ предварительной формы. Таким образом, когда средняя величина ограничивающего угла верхней полуматрицы 4 и ограничивающего угла нижней полуматрицы 5 одинаковые, величина незамкнутого участка G зазора под сварку открытой трубы S₂ может быть уменьшена посредством увеличения длины L неизогнутого участка P заготовки S₁ предварительной формы без возникновения различия в округлости стальной трубы и силе давления на нее, что обусловлено длиной L.As can be understood from FIG. 13, regardless of the length L of the unbent portion P of the preform S ₁ , when the average value of the limiting angle of the upper half-matrix 4 and the average value of the limiting angle of the lower half-matrix 5 increase, the amount of the open portion G of the weld gap increases. It is also clear that when the average value of the limiting angle of the upper half-matrix 4 and the average value of the limiting angle of the lower half-matrix 5 are the same, the larger length L corresponds to the smaller value of the open area G of the weld gap. As can be understood from FIG. 14 and FIG. 15, when the mean value of the limiting angle of the upper half-matrix 4 and the limiting angle of the lower half-matrix 5 are the same, there is no significant difference in the roundness of the steel pipe and the pressure on it due to the length L of the unbent portion P of the preform S ₁ . Thus, when the mean value of the limiting angle of the upper half-matrix 4 and the limiting angle of the lower half-matrix 5 are the same, the size of the open portion G of the weld gap of the open pipe S ₂ can be reduced by increasing the length L of the unbent portion P of the preform S ₁ without causing a difference in roundness steel pipe and the force of pressure on it, which is due to the length L.

На фиг. 16 представлен график, показывающий величину незамкнутого участка G зазора под сварку открытой трубы S₂ в зависимости от изменения радиусов дугообразных участков верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5. На фиг. 17 представлен график, показывающий силу давления в зависимости от изменения радиусов дугообразных участков верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5. На фиг. 16 и фиг. 17 центральные углы дугообразных участков 4a и 5a верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 составляют 45 градусов, и по мере изменения радиусов дугообразных участков, которые являются радиусами дугообразных участков 4a и 5a, стальная труба с пределом прочности на разрыв 630 МПа, наружным диаметром 660,4 мм и толщиной трубы 40,0 мм подвергается обработке давлением посредством окончательного формования, так что диаметр в продольном направлении согласуется с диаметром перед экспандированием трубы. На фиг. 16 и фиг. 17 горизонтальная ось отображает соотношение между радиусом дугообразного участка и наружным радиусом стальной трубы (радиусом, соответствующим наружному диаметру стальной трубы). Когда радиус дугообразного участка больше наружного радиуса стальной трубы, это соотношение больше 1,0, и когда радиус дугообразного участка меньше наружного радиуса стальной трубы, это соотношение меньше 1,0.FIG. 16 is a graph showing the magnitude of the open section G of the weld gap of the open pipe S ₂ as a function of the change in the radii of the arcuate sections of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5. FIG. 17 is a graph showing the force of pressure as a function of changes in the radii of the arcuate portions of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5. FIG. 16 and FIG. 17, the central angles of the arcuate portions 4a and 5a of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 are 45 degrees, and as the radii of the arcuate portions, which are the radii of the arcuate portions 4a and 5a, change, a steel pipe with a tensile strength of 630 MPa, an outer diameter of 660, 4 mm and a pipe thickness of 40.0 mm is pressurized by final shaping so that the diameter in the longitudinal direction matches the diameter before expanding the pipe. FIG. 16 and FIG. 17, the horizontal axis represents the relationship between the radius of the arcuate portion and the outer radius of the steel pipe (the radius corresponding to the outer diameter of the steel pipe). When the radius of the arcuate portion is greater than the outer radius of the steel pipe, this ratio is greater than 1.0, and when the radius of the arcuate portion is less than the outer radius of the steel pipe, the ratio is less than 1.0.

Как показано на фиг. 16, когда радиус дугообразного участка равен наружному радиусу стальной трубы (1,0 по горизонтальной оси на фиг. 16), величина незамкнутого участка G зазора под сварку является наименьшей. С другой стороны, когда радиус дугообразного участка больше наружного радиуса стальной трубы, деформация пружинения возникает на участке «6 часов» заготовки S₁ предварительной формы и близлежащих участках, как показано на фиг. 7, так что величина незамкнутого участка G зазора под сварку увеличивается, когда увеличивается радиус дугообразного участка. Когда радиус дугообразного участка меньше наружного радиуса стальной трубы, деформация пружинения возникает на участках, где оканчиваются дугообразные участки 4a и 5a верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5, так что величина незамкнутого участка G зазора под сварку увеличивается, когда уменьшается радиус дугообразного участка. Таким образом, несмотря на то, что наиболее предпочтительно, чтобы радиус дугообразного участка был равен наружному радиусу стальной трубы, величина незамкнутого участка G зазора под сварку сохраняется равной 40 [мм] или меньше, когда радиус дугообразного участка является радиусом, эквивалентным наружному радиусу стальной трубы ±3,5%.As shown in FIG. 16, when the radius of the arcuate portion is equal to the outer radius of the steel pipe (1.0 on the horizontal axis in FIG. 16), the amount of the open-ended portion G of the weld gap is the smallest. On the other hand, when the radius of the arcuate portion is larger than the outer radius of the steel pipe, spring deformation occurs in the 6 o'clock portion of the preform S ₁ and nearby portions as shown in FIG. 7 so that the size of the open-ended portion G of the weld gap increases as the radius of the arcuate portion increases. When the radius of the arcuate portion is less than the outer radius of the steel pipe, spring deformation occurs in portions where the arcuate portions 4a and 5a of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 end, so that the size of the open-ended portion G of the weld gap increases as the radius of the arcuate portion decreases. Thus, although it is most preferable that the radius of the arcuate portion is equal to the outer radius of the steel pipe, the value of the open-ended portion G of the weld gap remains 40 [mm] or less when the radius of the arcuate portion is a radius equivalent to the outer radius of the steel pipe ± 3.5%.

Однако, как можно понять из фиг. 17, сила давления увеличивается, когда радиус дугообразного участка уменьшается. В частности, когда радиус дугообразного участка небольшой, необходимо определить радиус, учитывая нагрузку на прессовое оборудование.However, as can be understood from FIG. 17, the pressure force increases as the radius of the arcuate portion decreases. In particular, when the radius of the arcuate section is small, it is necessary to determine the radius, taking into account the load on the pressing equipment.

Пример 1Example 1

Стальной лист с кромками под сварку, имеющий ширину 1928 мм, длину 1000 мм, толщину 40 мм и предел прочности на разрыв 635 МПа, был подвергнут загибу кромки с последующей гибкой давлением для получения заготовки S₁ предварительной формы. В дальнейшем было выполнено окончательное формование заготовки S₁ предварительной формы с помощью прессового оборудования 30 МН, используя верхнюю полуматрицу 4 и нижнюю полуматрицу 5 с различными ограничивающими углами для формования заготовок A, B и C предварительной формы. В таблицах 1-3 указаны профили заготовок A, B и C предварительной формы. В таблицах 1-3 начальные буквенные символы A, B, C в колонке «№» обозначают профили заготовок предварительной формы (заготовок A, B и C предварительной формы), а цифры, следующие за буквенными символами A, B и C, обозначают комбинацию ограничивающих углов верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5.A weld-edged steel sheet having a width of 1928 mm, a length of 1000 mm, a thickness of 40 mm and a tensile strength of 635 MPa was flanged followed by flexible pressure to obtain a preform S ₁ . Subsequently, the final shaping of the preform S ₁ was carried out using a 30 MN press equipment using the upper half matrix 4 and the lower half matrix 5 with different limiting angles to form the preforms A, B and C. Tables 1-3 show the preform profiles A, B and C. In Tables 1-3, the initial alphabetic characters A, B, C in the "#" column denote the profiles of the preforms (preforms A, B and C), and the numbers following the alphabetic characters A, B, and C denote a combination of limiting corners of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5.

В таблице 1 приведены данные о заготовке A предварительной формы с неизогнутым участком шириной 161 мм (W/12) приблизительно на участке W/4 от края листа в качестве условия A. В таблице 2 приведены данные о заготовке B предварительной формы с неизогнутым участком шириной 321 мм (W/6) (двойной шириной по отношению к ширине по условию A) приблизительно на участке W/4 от края листа в качестве условия B. В таблице 3 приведены данные о заготовке C предварительной формы с неизогнутым участком шириной 321 мм приблизительно на участке W/6 от края листа в качестве условия C. Заготовки A, B и C предварительной формы являются симметричными относительно прямой линии, соединяющей центр участка края листа и 1/2 ширины листа, и в таблицах 1-3 указана величина 1/2 ширины листа. Величина давления при окончательном формовании была задана таким образом, что расстояние между стороной наружной поверхности участка W/2 и стороной наружной поверхности края листа составляло 654 мм.Table 1 shows the data for preform A with a 161 mm wide unbent portion (W / 12) at approximately W / 4 from the edge of the sheet as condition A. Table 2 shows data for preform B with 321 unbent portion mm (W / 6) (double the width in relation to the width of condition A) at approximately W / 4 from the edge of the sheet as condition B. Table 3 shows data for a preform C with an unbent area of 321 mm wide approximately at the area W / 6 from the edge of the sheet as condition C. Preforms A, B and C are symmetrical about a straight line connecting the center of the edge of the sheet and 1/2 of the sheet width, and tables 1-3 indicate 1/2 of the sheet width ... The final molding pressure was set such that the distance between the outer surface side of the W / 2 portion and the outer surface side of the sheet edge was 654 mm.

После измерения величины незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы S₂, выполненного после окончательного формования заготовок A, B и C предварительной формы, зазор G под сварку открытой трубы S₂ был сварен для образования стальной трубы, имеющей наружный диаметр 654 мм. После этого диаметр стальной трубы измерили в восьми точках с шагом 22,5 градуса в окружном направлении и получили разницу между максимальным диаметром и минимальным диаметром. В таблицах 1-3 также указан профиль полуматрицы (ограничивающий угол), сила давления, величины незамкнутого участка зазора под сварку и округлость. В рассматриваемом случае округлость является величиной, полученной посредством деления разницы между максимумом и минимумом на наружный диаметр стальной трубы (средняя величина всех измеренных значений диаметра).After measuring the size of the open weld gap of the open pipe S ₂ after the final shaping of the preforms A, B, and C, the weld gap G of the open pipe S ₂ was welded to form a steel pipe having an outer diameter of 654 mm. Thereafter, the diameter of the steel pipe was measured at eight points in 22.5 degree increments in the circumferential direction, and the difference between the maximum diameter and the minimum diameter was obtained. Tables 1-3 also show the profile of the semi-matrix (limiting angle), the pressure force, the values of the open area of the gap for welding and roundness. In this case, the roundness is the value obtained by dividing the difference between the maximum and the minimum by the outer diameter of the steel pipe (the average of all measured diameters).

Сварочный аппарат, используемый в этом примере, не мог обеспечить замыкание отверстия в трубе, имеющего величину незамкнутого участка зазора под сварку, превышающую 40 мм после окончательного формования. В этом случае оба конца и центр в осевом направлении трубы были временно сварены с замыканием отверстия, используя другое прессовое оборудование, после чего участок G зазора под сварку был окончательно сварен по всей длине. Округлость 2,5% перед экспандированием трубы была принята как приемлемая. Это связано с тем, что если округлость перед экспандированием трубы равна или меньше 2,5%, округлость после экспандирования трубы считается удовлетворительной, если она составляет 1% или меньше.The welder used in this example was unable to close a hole in a pipe having an open weld gap greater than 40 mm after final shaping. In this case, both ends and the center in the axial direction of the pipe were temporarily welded to close the hole using another pressing equipment, after which the section G of the weld gap was finally welded along the entire length. A roundness of 2.5% before pipe expansion was accepted as acceptable. This is because if the roundness before pipe expansion is 2.5% or less, the roundness after pipe expansion is considered satisfactory if it is 1% or less.

В образцах №№ A1 - A7, A9 и A10 в таблице 1, №№ B1 - B7, B9 и B10 в таблице 2 и №№ C1 - C7, C9 и C10 в таблице 3, которые входят в группу образцов настоящего изобретения, величина незамкнутого участка зазора под сварку небольшая, и округлость также удовлетворительная. В частности, образцы с ограничивающим углом от 90 градусов до 110 градусов имеют округлость 1,0% или меньше даже без экспандирования трубы. Чем меньше средняя величина ограничивающего угла, тем меньше сила давления.In samples No. A1-A7, A9 and A10 in Table 1, No. B1-B7, B9 and B10 in Table 2 and No. C1-C7, C9 and C10 in Table 3, which are included in the group of samples of the present invention, the value the open area of the weld gap is small, and the roundness is also satisfactory. In particular, specimens with a restraining angle between 90 degrees and 110 degrees have a roundness of 1.0% or less even without pipe expansion. The lower the average value of the limiting angle, the lower the pressure force.

В отличие от этого в образцах №№ A8 и A11 в таблице 1, №№ B8 и B11 в таблице 2 и №№ C8 и C11 в таблице 3, в которых ограничивающие углы верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 являются комбинацией 60 градусов и 90 градусов, величина незамкнутого участка зазора под сварку небольшая, но округлость неудовлетворительная. В образцах №№ A12 - A16 в таблице 1, №№ B12 - B16 в таблице 2 и №№ C12 - C16 в таблице 3, в которых средняя величина ограничивающих углов 60 градусов или меньше, величина незамкнутого участка зазора под сварку большая. В частности, в образцах №№ A15 и A16 в таблице 1, образце № B16 в таблице 2 и образце № C16 в таблице 3 нельзя измерить округлость, поскольку сварной участок разрушился после сварки участка G зазора под сварку.In contrast, in samples # A8 and A11 in Table 1, # B8 and B11 in Table 2, and # C8 and C11 in Table 3, in which the limiting angles of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 are a combination of 60 degrees and 90 degrees, the size of the open area of the weld gap is small, but the roundness is unsatisfactory. In specimens No. A12 to A16 in Table 1, No. B12 to B16 in Table 2, and No. C12 to C16 in Table 3, in which the average limiting angle is 60 degrees or less, the open weld clearance is large. Particularly, in the sample No. A15 and A16 in Table 1, Sample No. B16 in Table 2, and Sample No. C16 in Table 3, the roundness cannot be measured because the welded portion collapsed after welding the G-gap section.

В образце, сформованном с использованием заготовки B предварительной формы, имеющей неизогнутый участок шире неизогнутого участка заготовки A предварительной формы, по сравнению с образцом, сформованным с использованием заготовки A предварительной формы, сила давления и округлость практически такие же, но величина незамкнутого участка зазора под сварку небольшая.In a specimen formed using a preform B having a non-bent portion wider than a non-bent portion of a preform A compared to a specimen formed using a preform A, the pressure force and roundness are almost the same, but the size of the open weld gap small.

В образце, сформованном с использованием заготовки C предварительной формы, в котором положение неизогнутого участка ближе к краю листа, чем в заготовке B предварительной формы, по сравнению с образцом, сформованным с использованием заготовки B предварительной формы, сила давления, величина незамкнутого участка зазора под сварку и округлость практически такие же. В образце № C17 в таблице 3, в котором ограничивающие углы верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 равны 180 градусам, несмотря на прикладывание максимального усилия 30 МН/м прессового оборудования, расстояние между стороной наружной поверхности участка W/2 и стороной наружной поверхности края листа составляло 658 мм и величина давления была меньше, чем для других образцов. Таким образом, величина незамкнутого участка зазора под сварку удовлетворительная, но округлость неприемлемая. Чтобы обеспечить округлость 2,5% перед расширением трубы, может потребоваться выполнить конечное прессование эквивалентное количеству прессований для других продуктов, используя более крупный пресс.In the sample formed using the preform C, in which the position of the non-bent portion is closer to the edge of the sheet than in the preform B, as compared to the sample formed using the preform B, the pressure force, the size of the open area of the weld gap and the roundness is almost the same. In sample No. C17 in Table 3, in which the limiting angles of the upper half matrix 4 and the lower half matrix 5 are 180 degrees, despite the application of a maximum force of 30 MN / m press equipment, the distance between the outer surface of the section W / 2 and the outer surface of the sheet edge was 658 mm and the pressure was less than for other samples. Thus, the size of the open area of the weld gap is satisfactory, but the roundness is unacceptable. To achieve a 2.5% roundness before tube expansion, it may be necessary to perform a final press equivalent to the number of pressings for other products using a larger press.

Несмотря на вышеприведенное описание вариантов выполнения, в которых используется настоящее изобретение, не предусматривается ограничение настоящего изобретения описанием и чертежами, которые являются частью раскрытия настоящего изобретения по вариантам выполнения. Другими словами, все другие варианты выполнения, примеры, приемы эксплуатации и т.п., выполняемые специалистами в рассматриваемой области на основе вариантов выполнения, соответствуют объему настоящего изобретения.Notwithstanding the foregoing description of the embodiments in which the present invention is employed, it is not intended to limit the present invention to the description and drawings that form part of the disclosure of the present invention by the embodiments. In other words, all other embodiments, examples, operating procedures and the like performed by those skilled in the art based on the embodiments are within the scope of the present invention.

Пример 2Example 2

Стальной лист с кромками под сварку, имеющий ширину 1639 мм, длину 1000 мм, толщину 31,8 мм и предел прочности на разрыв 779 МПа, был подвергнут загибу кромки с последующей гибкой давлением для получения заготовки S₁ предварительной формы. В дальнейшем было выполнено окончательное формование заготовки S₁ предварительной формы с помощью прессового оборудования 30 МН, используя верхнюю полуматрицу 4 и нижнюю полуматрицу 5 с различными ограничивающими углами для формования заготовок A, B и C предварительной формы. В таблицах 4-6 указаны профили заготовок A, B и C предварительной формы. В таблицах 4-6 начальные буквенные символы A, B, C в колонке «№» обозначают профили заготовок предварительной формы (заготовок A, B и C предварительной формы), а цифры, следующие за буквенными символами A, B и C, обозначают комбинацию ограничивающих углов верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5.A weldable steel sheet having a width of 1639 mm, a length of 1000 mm, a thickness of 31.8 mm and a tensile strength of 779 MPa was folded and followed by flexible pressure to obtain a preform S ₁ . Subsequently, the final shaping of the preform S ₁ was carried out using a 30 MN press equipment using the upper half matrix 4 and the lower half matrix 5 with different limiting angles to form the preforms A, B and C. Tables 4-6 show the preform profiles A, B and C. In Tables 4-6, the initial alphabetic characters A, B, C in the "No." column denote the profiles of the preforms (preforms A, B and C), and the numbers following the alphabetic characters A, B, and C indicate a combination of limiting corners of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5.

В таблице 4 приведены данные о заготовке A предварительной формы с неизогнутым участком шириной 137 мм (W/12) приблизительно на участке W/4 от края листа в качестве условия A. В таблице 5 приведены данные о заготовке B предварительной формы с неизогнутым участком шириной 273 мм (W/6) (двойной шириной по отношению к ширине по условию A) приблизительно на участке W/4 от края листа в качестве условия B. В таблице 6 приведены данные о заготовке C предварительной формы с неизогнутым участком шириной 273 мм приблизительно на участке W/6 от края листа в качестве условия C. Заготовки A, B и C предварительной формы являются симметричными относительно прямой линии, соединяющей центр участка края листа и 1/2 ширины листа. В таблицах 4-6 указана величина 1/2 ширины листа. Величина давления при окончательном формовании была задана таким образом, что расстояние между стороной наружной поверхности участка W/2 и стороной наружной поверхности края листа составляло 553 мм.Table 4 shows the data for a preform A with a 137mm wide (W / 12) unbent portion at approximately W / 4 from the edge of the sheet as condition A. Table 5 shows data for a preform B with a 273 unbent portion mm (W / 6) (double the width in relation to the width of condition A) approximately at area W / 4 from the edge of the sheet as condition B. Table 6 shows data for a preform C with an unbent area of 273 mm wide approximately at area W / 6 from the edge of the sheet as condition C. The preforms A, B, and C are symmetrical about a straight line from the center of the edge portion of the sheet to 1/2 the width of the sheet. Tables 4-6 indicate 1/2 sheet width. The final molding pressure was set such that the distance between the outer surface side of the W / 2 portion and the outer surface side of the sheet edge was 553 mm.

После измерения величины незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы S₂, выполненного после окончательного формования заготовок A, B и C предварительной формы, зазор G под сварку открытой трубы S₂ был сварен для образования стальной трубы, имеющей наружный диаметр 553 мм. После этого диаметр стальной трубы измерили в восьми точках с шагом 22,5 градуса в окружном направлении и получили разницу между максимальным диаметром и минимальным диаметром. В таблицах 4-6 также указан профиль матрицы (ограничивающий угол), сила давления, величины незамкнутого участка зазора под сварку и округлость. В рассматриваемом случае округлость является величиной, полученной посредством деления разницы между максимумом и минимумом на наружный диаметр стальной трубы.After measuring the size of the open weld gap of the open pipe S ₂ after the final shaping of the preforms A, B and C, the weld gap G of the open pipe S ₂ was welded to form a steel pipe having an outer diameter of 553 mm. Thereafter, the diameter of the steel pipe was measured at eight points in 22.5 degree increments in the circumferential direction, and the difference between the maximum diameter and the minimum diameter was obtained. Tables 4-6 also show the die profile (bounding angle), pressure force, open-ended weld gap and roundness. In this case, the roundness is a value obtained by dividing the difference between the maximum and minimum by the outer diameter of the steel pipe.

Сварочный аппарат, используемый в этом примере, не мог обеспечить замыкание отверстия в трубе, имеющего величину незамкнутого участка зазора под сварку, превышающую 40 мм после окончательного формования. В этом случае оба конца и центр в осевом направлении трубы были временно сварены с замыканием отверстия, используя другое прессовое оборудование, после чего участок G зазора под сварку был окончательно сварен по всей длине. Округлость 2,5% перед экспандированием трубы, которая достигает величины 1,0% или меньше после экспандирования трубы, была принята как приемлемая.The welder used in this example was unable to close a hole in a pipe having an open weld gap greater than 40 mm after final shaping. In this case, both ends and the center in the axial direction of the pipe were temporarily welded to close the hole using another pressing equipment, after which the section G of the weld gap was finally welded along the entire length. A roundness of 2.5% before pipe expansion, which reaches 1.0% or less after pipe expansion, was accepted as acceptable.

В образцах №№ A1 - A7, A9 и A10 в таблице 4, №№ B1 - B7, B9 и B10 в таблице 5 и №№ C1 - C7, C9 и C10 в таблице 6, которые входят в группу образцов настоящего изобретения, величина незамкнутого участка зазора под сварку небольшая, и округлость также удовлетворительная. В частности, образцы с ограничивающим углом от 90 градусов до 110 градусов имеют округлость 1,0% или меньше даже без экспандирования трубы. Чем меньше средняя величина ограничивающего угла, тем меньше сила давления.In samples No. A1-A7, A9 and A10 in Table 4, No. B1-B7, B9 and B10 in Table 5 and No. C1-C7, C9 and C10 in Table 6, which are included in the group of samples of the present invention, the value the open area of the weld gap is small, and the roundness is also satisfactory. In particular, specimens with a restraining angle between 90 degrees and 110 degrees have a roundness of 1.0% or less even without pipe expansion. The lower the average value of the limiting angle, the lower the pressure force.

В отличие от этого в образцах №№ A8 и A11 в таблице 4, №№ B8 и B11 в таблице 5 и №№ C8 и C11 в таблице 6, в которых ограничивающие углы верхней полуматрицы 4 и нижней матрицы 5 являются комбинацией 60 градусов и 90 градусов, величина незамкнутого участка зазора под сварку небольшая, но округлость неудовлетворительная. В образцах №№ A12 - A16 в таблице 4, №№ B12 - B16 в таблице 5 и №№ C12 - C16 в таблице 6, в которых средняя величина ограничивающих углов 60 градусов или меньше, величина незамкнутого участка зазора под сварку большая. В частности, в образцах №№ A15 и A16 в таблице 4, образце № B16 в таблице 5 и образце № C16 в таблице 6 нельзя измерить округлость, поскольку сварной участок разрушился после сварки участка G зазора под сварку.In contrast, in samples # A8 and A11 in Table 4, # B8 and B11 in Table 5, and # C8 and C11 in Table 6, where the limiting angles of the upper half matrix 4 and the lower matrix 5 are a combination of 60 degrees and 90 degrees, the size of the open area of the weld gap is small, but the roundness is unsatisfactory. In the samples No. A12 to A16 in Table 4, No. B12 to B16 in Table 5, and No. C12 to C16 in Table 6, in which the average value of the limiting angles is 60 degrees or less, the open weld clearance is large. Particularly, in the samples # A15 and A16 in table 4, sample # B16 in table 5 and sample # C16 in table 6, roundness cannot be measured because the welded portion collapsed after welding the G-gap section.

В образце, сформованном с использованием заготовки C предварительной формы, в котором положение неизогнутого участка ближе к краю листа, чем в заготовке B предварительной формы, по сравнению с образцом, сформованным с использованием заготовки B предварительной формы, сила давления, величина незамкнутого участка зазора под сварку и округлость практически такие же. В образце № C17 в таблице 6, в котором ограничивающие углы верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 равны 180 градусам, несмотря прикладывание максимального усилия 30 МН/м прессового оборудования, расстояние между стороной наружной поверхности участка W/2 и стороной наружной поверхности края листа составляло 556 мм, и величина давления была меньше, чем для других образцов. Таким образом, величина незамкнутого участка зазора под сварку удовлетворительная, но округлость неприемлемая. Для получения округлости 2,5% перед экспандированием трубы может потребоваться выполнение окончательного формования до эквивалентной величины давления в других образцах, используя прессовое оборудование с большим усилием.In the sample formed using the preform C, in which the position of the non-bent portion is closer to the edge of the sheet than in the preform B, as compared to the sample formed using the preform B, the pressure force, the size of the open area of the weld gap and the roundness is almost the same. In the sample # C17 in Table 6, in which the limiting angles of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 are 180 degrees, despite the application of a maximum force of 30 MN / m press equipment, the distance between the outer surface side of the section W / 2 and the outer surface side of the sheet edge was 556 mm, and the pressure value was less than for other samples. Thus, the size of the open area of the weld gap is satisfactory, but the roundness is unacceptable. To obtain a roundness of 2.5% prior to pipe expansion, it may be necessary to perform a final shaping to the equivalent pressure in other specimens using high-pressure pressing equipment.

Пример 3Example 3

Стальной лист с кромками под сварку, имеющий ширину 2687 мм, длину 1000 мм, толщину 50,8 мм и предел прочности на разрыв 779 МПа, был подвергнут загибу кромки с последующей гибкой давлением для получения заготовки S₁ предварительной формы. В дальнейшем было выполнено окончательное формование заготовки S₁ предварительной формы с помощью прессового оборудования 30 МН, используя верхнюю полуматрицу 4 и нижнюю полуматрицу 5 с различными ограничивающими углами для формования заготовок A, B и C предварительной формы. В таблицах 7-9 указаны профили заготовок A, B и C предварительной формы. В таблицах 7-9 начальные буквенные символы A, B, C в колонке «№» обозначают профили заготовок предварительной формы (заготовок A, B и C предварительной формы), а цифры, следующие за буквенными символами A, B и C, обозначают комбинацию ограничивающих углов верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5.A weldable steel sheet having a width of 2687 mm, a length of 1000 mm, a thickness of 50.8 mm and a tensile strength of 779 MPa was folded and followed by flexible pressure to obtain a preform S ₁ . Subsequently, the final shaping of the preform S ₁ was carried out using a 30 MN press equipment using the upper half matrix 4 and the lower half matrix 5 with different limiting angles to form the preforms A, B and C. Tables 7-9 show the preform profiles A, B and C. In Tables 7-9, the initial alphabetic characters A, B, C in the "No." column denote the profiles of the preforms (preforms A, B and C), and the numbers following the alphabetic characters A, B, and C indicate a combination of limiting corners of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5.

В таблице 7 приведены данные о заготовке A предварительной формы с неизогнутым участком шириной 224 мм (W/12) приблизительно на участке W/4 от края листа в качестве условия A. В таблице 8 приведены данные о заготовке B предварительной формы с неизогнутым участком шириной 448 мм (W/6) (двойной шириной по отношению к ширине по условию A) приблизительно на участке W/4 от края листа в качестве условия B. В таблице 9 приведены данные о заготовке C предварительной формы с неизогнутым участком шириной 448 мм приблизительно на участке W/6 от края листа в качестве условия C. Заготовки A, B и C предварительной формы являются симметричными относительно прямой линии, соединяющей центр участка края листа и 1/2 ширины листа. В таблицах 7-9 указана величина 1/2 ширины листа. Величина давления при окончательном формовании была задана таким образом, что расстояние между стороной наружной поверхности участка W/2 и стороной наружной поверхности края листа составляло 905 мм.Table 7 shows the data for a preform A with a 224 mm wide (W / 12) unbent portion at approximately W / 4 from the edge of the sheet as condition A. Table 8 shows data for a preform B with a 448 unbent portion mm (W / 6) (double the width in relation to the width of condition A) at approximately the area W / 4 from the edge of the sheet as condition B. Table 9 shows the data for a preform C with a 448 mm wide unbent area approximately at the area W / 6 from the edge of the sheet as condition C. The preforms A, B, and C are symmetrical about a straight line from the center of the edge portion of the sheet to 1/2 the width of the sheet. Tables 7-9 indicate 1/2 sheet width. The final molding pressure was set such that the distance between the outer surface side of the W / 2 portion and the outer surface side of the sheet edge was 905 mm.

После измерения величины незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы S₂, выполненного после окончательного формования заготовок A, B и C предварительной формы, зазор G под сварку открытой трубы S₂ был сварен для образования стальной трубы, имеющей наружный диаметр 905 мм. После этого диаметр стальной трубы измерили в восьми точках с шагом 22,5 градуса в окружном направлении и получили разницу между максимальным диаметром и минимальным диаметром. В таблицах 7-9 также указан профиль матрицы (ограничивающий угол), сила давления, величины незамкнутого участка зазора под сварку и округлость. В рассматриваемом случае округлость является величиной, полученной посредством деления разницы между максимумом и минимумом на наружный диаметр стальной трубы.After measuring the size of the open weld gap of the open pipe S ₂ after the final shaping of the preforms A, B, and C, the weld gap G of the open pipe S ₂ was welded to form a steel pipe having an outer diameter of 905 mm. Thereafter, the diameter of the steel pipe was measured at eight points in 22.5 degree increments in the circumferential direction, and the difference between the maximum diameter and the minimum diameter was obtained. Tables 7-9 also show the die profile (limiting angle), pressure force, open-to-weld clearance and roundness. In this case, the roundness is a value obtained by dividing the difference between the maximum and minimum by the outer diameter of the steel pipe.

В образцах №№ A1 - A7, A9 и A10 в таблице 7, №№ B1 - B7, B9 и B10 в таблице 8 и №№ C1-C7, C9 и C10 в таблице 9, которые входят в группу образцов настоящего изобретения, величина незамкнутого участка зазора под сварку небольшая, и округлость также удовлетворительная. В частности, образцы с ограничивающим углом от 90 градусов до 110 градусов имеют округлость 1,0% или меньше даже без экспандирования трубы. Чем меньше средняя величина ограничивающего угла, тем меньше сила давления.In samples No. A1-A7, A9 and A10 in Table 7, No. B1-B7, B9 and B10 in Table 8 and No. C1-C7, C9 and C10 in Table 9, which are included in the group of samples of the present invention, the value the open area of the weld gap is small, and the roundness is also satisfactory. In particular, specimens with a restraining angle between 90 degrees and 110 degrees have a roundness of 1.0% or less even without pipe expansion. The lower the average value of the limiting angle, the lower the pressure force.

В отличие от этого в образцах №№ A8 и A11 в таблице 7, №№ B8 и B11 в таблице 8 и №№ C8 и C11 в таблице 9, в которых ограничивающие углы верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 являются комбинацией 60 градусов и 90 градусов, величина незамкнутого участка зазора под сварку небольшая, но округлость неудовлетворительная. В образцах №№ A12 - A16 в таблице 7, №№ B12 - B16 в таблице 8 и №№ C12 - C16 в таблице 9, в которых средняя величина ограничивающих углов 60 градусов или меньше, величина незамкнутого участка зазора под сварку большая. В частности, в образцах №№ A15 и A16 в таблице 7, образце № B16 в таблице 8 и образце № C16 в таблице 9 нельзя измерить округлость, поскольку сварной участок разрушился после сварки участка G зазора под сварку.In contrast, in the samples # A8 and A11 in Table 7, # B8 and B11 in Table 8 and # C8 and C11 in Table 9, in which the limiting angles of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 are a combination of 60 degrees and 90 degrees, the size of the open area of the weld gap is small, but the roundness is unsatisfactory. In the samples # A12 to A16 in Table 7, # B12 to B16 in Table 8, and ## C12 to C16 in Table 9, where the average limiting angle is 60 degrees or less, the weld gap is large. Particularly, in the samples # A15 and A16 in table 7, sample # B16 in table 8 and sample # C16 in table 9, roundness cannot be measured because the welded portion collapsed after welding the G-gap section.

В образце, сформованном с использованием заготовки C предварительной формы, в котором положение неизогнутого участка ближе к краю листа, чем в заготовке B предварительной формы, по сравнению с образцом, сформованным с использованием заготовки B предварительной формы, сила давления, величина незамкнутого участка зазора под сварку и округлость практически такие же. В образце № C17 в таблице 9, в котором ограничивающие углы верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 равны 180 градусам, несмотря прикладывание максимального усилия 30 МН/м прессового оборудования, расстояние между стороной наружной поверхности участка W/2 и стороной наружной поверхности края листа составляло 915 мм, и величина давления была меньше, чем для других образцов. Таким образом, величина незамкнутого участка зазора под сварку удовлетворительная, но округлость неприемлемая. Для получения округлости 2,5% перед экспандированием трубы может потребоваться выполнение окончательного формования до эквивалентной величины давления в других образцах, используя прессовое оборудование с большим усилием.In the sample formed using the preform C, in which the position of the non-bent portion is closer to the edge of the sheet than in the preform B, as compared to the sample formed using the preform B, the pressure force, the size of the open area of the weld gap and the roundness is almost the same. In the sample no. C17 in Table 9, in which the limiting angles of the upper half matrix 4 and the lower half matrix 5 are 180 degrees, despite the application of a maximum force of 30 MN / m press equipment, the distance between the outer surface side of the W / 2 area and the outer surface side of the sheet edge was 915 mm, and the pressure value was less than for other samples. Thus, the size of the open area of the weld gap is satisfactory, but the roundness is unacceptable. To obtain a roundness of 2.5% prior to pipe expansion, it may be necessary to perform a final shaping to the equivalent pressure in other specimens using high-pressure pressing equipment.

Пример 4Example 4

Для изготовления стальной трубы с заданным наружным диаметром от 621 мм до 687 мм стальной лист с кромками под сварку, имеющий ширину 1826-2032 мм, длину 1000 мм, толщину 40 мм и предел прочности на разрыв 635 МПа, был подвергнут загибу кромки с последующей гибкой давлением для получения заготовки S₁ предварительной формы. В дальнейшем было выполнено окончательное формование заготовки S₁ предварительной формы с помощью прессового оборудования 30 МН, используя ряд верхних полуматриц 4 и нижних полуматриц 5 с радиусом дугообразного участка 327 мм и ограничивающим углом 45 градусов для формования заготовок D1 - D11 предварительной формы. В таблице 10 указаны условия гибки заготовок D1 - D11 предварительной формы. Каждая из заготовок D1 - D11 предварительной формы имеет неизогнутый участок шириной W/12 приблизительно на участке W/4 от края листа согласно исходной ширине W листа. Во время окончательного формования обработка давлением была выполнена таким образом, что расстояние между стороной наружной поверхности участка W/2 и стороной наружной поверхности края листа достигает величины, соответствующей исходной ширине L листа, как показано в таблице 10. В таблице 10 также указан наружный диаметр стальной трубы после обработки давлением во время окончательного формования.To manufacture a steel pipe with a given outer diameter from 621 mm to 687 mm, a steel sheet with edges for welding, having a width of 1826-2032 mm, a length of 1000 mm, a thickness of 40 mm and a tensile strength of 635 MPa, was subjected to edge bending followed by bending pressure to obtain a preform S ₁ . Subsequently, the final shaping of the preform S ₁ was carried out using a 30 MN pressing equipment using a series of upper half-matrices 4 and lower half-matrices 5 with a radius of the arcuate portion of 327 mm and a limiting angle of 45 degrees for forming preforms D1 - D11. Table 10 shows the bending conditions for preforms D1 - D11. Each of the preforms D1 to D11 has an unbent portion of a width W / 12 approximately at a portion W / 4 from the edge of the sheet according to the original width W of the sheet. During the final forming, the pressure treatment was performed such that the distance between the outer surface side of the portion W / 2 and the outer surface side of the sheet edge reaches a value corresponding to the original width L of the sheet, as shown in Table 10. Table 10 also indicates the outer diameter of the steel pipes after pressure treatment during final forming.

Была измерена величина незамкнутого участка зазора под сварку открытой трубы S₂ после окончательного формования заготовок D1 - D11 предварительной формы. В таблице 10 также указана сила давления и величина незамкнутого участка зазора под сварку.The size of the open area of the weld gap of the open pipe S ₂ after the final forming of the preforms D1 to D11 was measured. Table 10 also shows the pressure force and the size of the open area of the weld gap.

В образце № D6 в таблице 10, в котором соотношение радиуса дугообразного участка и наружного радиуса стальной трубы 1,00, величина незамкнутого зазора под сварку является наименьшей, и когда наружный радиус стальной трубы уменьшается или увеличивается, величина незамкнутого зазора под сварку увеличивается. Величина незамкнутого зазора под сварку, равная 40 мм или меньше, которая может быть замкнута с помощью сварочного аппарата, используемого в примере 1, была достигнута в образцах №№ D2 - D10 в таблице 10, и соотношение радиуса дугообразного участка и наружного радиуса стальной трубы составляет 0,96-1,04. Величина незамкнутого зазора под сварку, равная 50 мм, которая не может вызывать разрушение сварного участка в примере 1, также была достигнута в образцах №№ D2 - D10 в таблице 10, и соотношение радиуса дугообразного участка и наружного радиуса стальной трубы составляет 0,96-1,04.In the sample No. D6 in Table 10, in which the ratio of the radius of the arcuate portion to the outer radius of the steel pipe is 1.00, the weld gap is the smallest, and when the outer radius of the steel pipe decreases or increases, the open weld gap increases. An open weld gap of 40 mm or less that can be closed with the welding machine used in Example 1 was achieved in Sample Nos. D2 to D10 in Table 10, and the ratio of the radius of the arcuate portion to the outer radius of the steel pipe is 0.96-1.04. An open weld gap of 50 mm, which cannot cause fracture of the welded portion in example 1, was also achieved in samples Nos. D2 to D10 in Table 10, and the ratio of the radius of the arcuate portion to the outer radius of the steel pipe was 0.96 - 1.04.

Несмотря на то что величина незамкнутого зазора под сварку, которая может быть замкнута посредством сварки участка G зазора под сварку, и величина незамкнутого зазора под сварку, которая не вызывает разрушения сварного участка, варьируются в зависимости от сварочного оборудования и способа сварки, рекомендуемые величины радиусов дугообразного участка верхней полуматрицы 4 и нижней полуматрицы 5 составляют 0,96-1,04 наружного радиуса стальной трубы.Although the open weld gap that can be closed by welding the G gap and the open weld gap that does not damage the weld will vary depending on the welding equipment and welding method, the recommended arc radius values sections of the upper half-matrix 4 and the lower half-matrix 5 are 0.96-1.04 of the outer radius of the steel pipe.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Матрица и способ изготовления стальной трубы по настоящему изобретению обеспечивают эффективное формование стальной трубы, имеющей надлежащую округлость.The die and the method for manufacturing a steel pipe of the present invention effectively form a steel pipe having a proper roundness.

Перечень номеров позицийList of item numbers

1 - матрица1 - matrix

1a - элемент в форме бруска1a - bar-shaped element

1b - элемент в форме бруска1b - bar-shaped element

2 - пуансон 2 - punch

2a - передний конец пуансона2a - punch front end

2b - опора пуансона2b - punch support

3 - транспортировочный ролик3 - transport roller

4 - верхняя полуматрица4 - upper half-matrix

4a - дугообразный участок4a - arcuate section

4b₁ - линейный участок и дугообразный участок небольшой кривизны4b ₁ - linear section and arcuate section of slight curvature

4b₂ - линейный участок и дугообразный участок небольшой кривизны4b ₂ - a linear section and an arcuate section of small curvature

5 - нижняя полуматрица5 - lower half-matrix

5a - дугообразный участок5a - arched section

5b₁ - линейный участок и дугообразный участок небольшой кривизны5b ₁ - linear section and arcuate section of small curvature

5b₂ - линейный участок и дугообразный участок небольшой кривизны.5b ₂ is a linear section and an arcuate section of slight curvature.

Claims

1. A die for use in a steel pipe forming process, including forming a preform having a U-section by bending a sheet material, forming an open pipe that is a tubular body having a longitudinal weld gap portion of the open pipe, by pressure forming the preform and forming a steel pipe by joining the weld nip portion, the die being used in the step of forming the preform to form an open pipe; matrix contains:

a pair of half-matrices, including the first half-matrix and the second half-matrix, the second half-matrix is made with the possibility of installing the blank of the preliminary U-shaped section into it, and the first one is capable of being positioned opposite the U-shaped open side of the blank of the preliminary shape, and the pair of said half-matrices are made with the ability to hold the preform blank when processing it by pressure,

a first arcuate portion formed on the surface of the first half-matrix in contact with the preform such that the center of the first arc is located at a position coincident with the bending center of the first half-matrix, the first arcuate portion having a diameter equal to or substantially equal to the outer diameter of the steel pipe , and has a center angle of 70 degrees or more and 150 degrees or less; and

a second arcuate portion formed on the surface of the second half-matrix in contact with the preform such that the center of the second arc is located at a position coincident with the bending center of the second half-matrix, the second arcuate portion having a diameter equal to or substantially equal to the outer diameter of the steel pipe , and has a center angle of 70 degrees or more and 150 degrees or less;

the sum of the central angles of the first arcuate section and the second arcuate section is less than 360 degrees,

wherein the radius of the first arcuate portion and the radius of the second arcuate portion are 0.96 to 1.04 of the outer radius of the steel pipe.

2. The matrix according to claim 1, in which the first half-matrix contains one or more linear portions or arcuate portions of small curvature having curvature less than the curvature of the first arcuate portion, and one or more linear portions or arcuate portions of small curvature are connected to at least one end of the first arcuate section in the direction of the arc, and the second half-matrix contains one or more linear sections or arcuate sections of small curvature having a curvature less than the curvature of the second arcuate section, and one or more linear sections or arc-shaped sections of small curvature are connected to at least one end of the second arcuate section in the direction of the arc.

3. The matrix of claim 1 or 2, wherein the center corners of the first arcuate portion and the second arcuate portion are equal to each other.

4. A method of manufacturing a steel pipe, comprising:

forming a preform having a U-shaped cross section by bending at least once a sheet material that has been folded at both ends in a width direction of the preform;

forming an open pipe, which is a tubular body having a longitudinal weld nip portion, by pressurizing the preform; and

the formation of a steel pipe by connecting a section of the weld gap,

moreover, the preform during forming takes a shape such that the center angles within the respective arcs having a diameter equal to or substantially equal to the outer diameter of the steel pipe are 70 degrees or more and 150 degrees or less; and with the midpoints of the arcs located at the joining section of both ends along the width of the sheet, and the lowest section of the U-shaped section, and

the preform is shaped during forming such that the sum of the center angles within arcs having a diameter equal to or substantially equal to the outer diameter of the steel pipe is less than 360 degrees,

the pressure treatment is carried out by

a first half-matrix having a first arcuate portion formed on the surface of the first half-matrix in contact with the preform, so that the center of the first arc is located at a position coinciding with the bending center of the first half-matrix, the radius of the first arcuate portion being 0.96 - 1, 04 outside radius of steel pipe,

and a second half-matrix having a second arcuate portion formed on the surface of the second half-matrix in contact with the preform so that the center of the second arc is located at a position coincident with the bending center of the second half-matrix, the radius of the second arcuate portion being 0.96 - 1 .04 of the outer radius of the steel pipe.

5. The method according to claim 4, wherein the preform is not in contact with the semi-matrices in areas outside the said arcs.

6. The method according to claim 4 or 5, in which the central angles within the said arcs are equal between the central angle, which is in the same range with the midpoints of the arcs, which are located at the joining section of both ends along the width of the sheet, and the central angle located within the same limits with the midpoints of the arcs, which are located at the lowest part of the U-shaped section.

7. A method according to any one of claims. 4 - 6, which uses a matrix according to any one of claims. 13.