Herstellung von Rohren mit flexiblem Wanddickenverlauf durch Walzprofilieren von bandprofilgewalztem Vormaterial: Forschungsvorhaben P 713 = Development of a production process for tubes with non-constant wall thickness distribution by roll forming of tailor rolled strips
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Düsseldorf
Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH
[2010]
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| Series: | Forschung für die Praxis / Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V.
P 713 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
2 AUSGANGSLAGE 2
2.1 ROHRE MIL ANGEPASSTER GEOMETRIE: TAILORED TUBES 2
2.2 FLEXIBLES WALZEN ZUR HERSTELLUNG VON TAILOR ROLLED BLANKS 3
2.3 BAENDER MIT DICKENVERTEILUNG UEBER DER BREITE 4
2.3.1 SATELLITEN-WALZVERFAHREN 4
2.3.2 BANDPROFILWALZEN ZUR HERSTELLUNG VON TAILOR ROLLED STRIPS 5
2.4 WALZPROFILIEREN 8
2.5 INNENHOCHDRUCK-UMFORMEN 10
3 ZIELSETZUNG UND VORGEHENSWEISE 12
3.1 ZIELSETZUNG 12
3.2 VORGEHENSWEISE 13
4 TRS-ROHRE FUER DEN LEICHTBAU 15
5 WEITERENTWICKLUNG DES BANDPROFILWALZENS 19
5.1 SIMULATIONSMODELL FUER DAS BANDPROFILWALZEN 19
5.1.1 AUFBAU DES FEM-MODELLS 19
5.1.2 AUFNAHME DER FLIESSKURVEN FUER DIE SIMULATION 21
5.1.3 VALIDIERUNG DES SIMULATIONSMODELLS 23
5.2 FEM-PARAMETERSTUDIE ZU EINFLUSSGROESSEN AUF DEN WULSTANTEIL 24
5.2.1 EINFLUSS DER SPEZIFISCHEN HOEHENABNAHME E H UND DER ABSOLUTEN
DICKENABNAHME AH AUF DEN WULSTANTEIL 25
5.2.2 EINFLUSS DES RANDABSTANDS UR AUF DEN WULSTANTEIL 27
5.2.3 EINFLUSS DER PLATINENBREITE B 0 AUF DIE LANGENANDERUNG UND AUF DEN
WULSTANTEIL 29
5.2.4 EINFLUSS DER PLATINENDICKE H 0 AUF DEN WULSTANTEIL 30
5.2.5 EINFLUSS DER FLIESSSPANNUNGSKURVE AUF DEN WULSTANTEIL 31
6 WALZSTRATEGIE, ROLLENAUSLEGUNG UND SIMULATION DES BANDPROFILWALZENS 33
6.1 WALZSTRATEGIEN BEIM BANDPROFILWALZEN 34
6.2 ROLLENAUSLEGUNG 35
6.2.1 EINFLUSS DES ROLLENRADIEN R AUF DEN WULSTANTEIL 35
6.2.2 ZYLINDRISCHER ABSATZ X A UND FLANKENWINKEL A 36
6.3 SIMULATION DES BANDPROFILWALZENS ANHAND DER RK 1B 37
6.4 MODULARES ROLLENKONZEPT FUER DIE HERSTELLUNG VON TRS 38
6.5 BANDPROFILWALZANLAGE FUER DIE HERSTELLUNG VON TRS 39
6.5.1 GRUNDAUFBAU DER BANDPROFILWALZANLAGE 40
6.5.2 MODULARE WALZROLLEN 40
6.5.3 MESSTECHNIK 42
SEITE I
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1008908754
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
6.5.4 DREISTICHIGE WALZSIMULATION DES TRS FUER RK 1B 43
6.5.4.1 DREISTICHIGE WALZSIMULATION DES TRS FUER RK 1B OHNE BANDZUEGE 43
6.5.4.2 DREISTICHIGE WALZSIMULATION DES TRS FUR RK 1B MIT BANDZUEGEN 44
7 WALZVERSUCHE ZUR HERSTELLUNG VON TRS FUER SPAETERE WALZPROFILIERVERSUCHE
46
7.1 WALZROLLENKONFIGURATION UND BEOBACHTUNGEN BEI DER UMSETZUNG 46
7.2 WALZSPALTEINSTELLUNG 49
7.3 HERSTELLUNG VON TRS 51
7.3.1 COILHERSTELLUNGDESTRSFUERRKIA 52
7.3.2 WULSTREDUZIERUNG BEIM TRS FUER RK 1A 52
7.3.3 UMFORMUNG VON FESTEREN WERKSTOFFEN 53
8 ENTWICKLUNG UND AUSLEGUNG EINER EINFORMSTRATEGIE FUER ROHRE AUF BASIS
VON TRS 56
8.1 UNTERSUCHUNG BESTEHENDER EINFORMKONZEPTE FUER LAENGSNAHTGESCHWEISSTE
ROHRE HINSICHTLICH DER EIGNUNG BZW. ANPASSUNGSFAEHIGKEIT ZUR VERARBEITUNG
VON TRS 57
8.2 AUFBAU EINES SIMULATIONSMODELLS ZUR ABSCHAETZUNG DER EIGNUNG DER
PROFILIERSTRATEGIE, UNTERSUCHUNG DER PROFILIERUNGSSTRATEGIE HINSICHTLICH
MOEGLICHER VERSAGENSFORMEN 65
8.2.1 IDENTIFIZIERUNG VON VERSAGENSFORMEN 65
8.2.2 AUFBAU EINES SIMULATIONSMODELLS ZUM WALZPROFILIEREN EINES
REFERENZROHRES MIT EINHEITLICHER WANDDICKE 71
8.2.3 BESTIMMUNG DER LOKALEN VORVERFESTIGUNG DES TRS (RILLE MITTIG) FUER
DIE IMPLEMENTIERUNG IN DIE SIMULATIONSMODELLE ZUM WALZPROFILIEREN 78
8.2.4 AUFBAU EINES SIMULATIONSMODELLS ZUM WALZPROFILIEREN DES TRS (RILLE
MITTIG) 84
8.3 SYSTEMATISCHE VERBESSERUNG DER ROHREINFORMUNG MIT HILFE VON
FEM-SIMULATIONEN 87
8.3.1 SYSTEMATISCHE VERBESSERUNG DER EINFORMUNG VON TRS-ROHREN (*RILLE
MITTIG ) 87
8.3.2 FEM-SIMULATIONEN ZUR EINFORMUNG VON TRS-ROHREN MIT EINER RILLE AN
DEN BANDKANTEN (*RILLEN AUSSEN ) 92
9 ROHREINFORMVERSUCHE 96
10 UEBERPRUEFUNG DER MECHANISCHEN EIGENSCHAFTEN DER TRS-ROHRE HINSICHTLICH
DES EINSATZES ALS HALBZEUG FUER EINE WEITERE UMFORMUNG 99
10.1 HALBZEUGPRUEFUNG 100
10.1.1 VERMESSUNG DER RUNDHEIT DER ROHRE 100
10.1.2 UNTERSUCHUNG DER SCHWEISSNAHT 101
10.1.2.1 METALLOGRAFISCHE UNTERSUCHUNG DER SCHWEISSNAHT 102
10.1.2.2 WERKSTOFFPRUEFUNG DER SCHWEISSNAHT 103
10.2 BESTIMMUNG DER GLOBALEN FORMGEBUNGSGRENZEN IM AUFWEITVERSUCH
(BERSTPRUEFUNG MIT
FREIER AUFWEITUNG) 106
11 WIRTSCHAFTLICHKEITSANALYSE 118
12 BEWERTUNG UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE 120
13 DANKSAGUNG 122
14 ANHANG 123
SEITE II
IMAGE 3
CONTENTS
1 INTRODUCTION 1
2 INITIAL SITUATION 2
2.1 TUBES WITH ADAPTED GEOMETRY: TAILORED TUBES 2
2.2 FLEXIBLE ROLLING FOR THE PRODUCTION OF TAILOR ROLLED BLANKS 3
2.3 STRIPS WITH THICKNESS VARIATION ALONG THE WIDTH 4
2.3.1 SATELLITE ROLLING 4
2.3.2 STRIP PROFILE ROLLING FOR THE PRODUCTION OF TAILOR ROLLED STRIPS 5
2.4 ROLL FORMING 8
2.5 HIGH-PRESSURE HYDRO FORMING 10
3 AIM AND PROCEDURE 12
3.1 AIM 12
3.2 PROCEDURE 13
4 TRS TUBES FOR LIGHT-WEIGHT DESIGN 15
5 FURTHER DEVELOPMENT OF STRIP PROFILE ROLLING 19
5.1 SIMULATION MODEL FOR STRIP PROFILE ROLLING 19
5.1.1 DESIGN OFTHE FEM-MODEL 19
5.1.2 DETERMINATION OF THE FLOW CURVE FOR THE SIMULATION 21
5.1.3 VALIDATION OF THE SIMULATION MODEL 23
5.2 FEM-ANALYSIS OF FACTORS INFLUENCING THE BULGE RATIO 24
5.2.1 INFLUENCE OF SPECIFIE THICKNESS REDUCTION E H AND ABSOLUTE
THICKNESS REDUCTION AH ON THE BULGE RATIO 25
5.2.2 INFLUENCE OF THE EDGE DISTANCE ON THE BULGE RATIO 27
5.2.3 INFLUENCE OF STRIP WIDTH B 0 ON ELONGATION AND BULGE RATIO 29
5.2.4 INFLUENCE OF BLANK THICKNESS H 0 ON THE BULGE RATIO 30
5.2.5 INFLUENCE OF THE FLOW CURVE ON THE BULGE RATIO 31
6 ROLLING STRATEGY, ROLL DESIGN AND SIMULATION OF STRIP PROFILE ROLLING
33
6.1 ROLLING STRATEGIES FOR STRIP PROFILE ROLLING 34
6.2 ROLL DESIGN 35
6.2.1 INFLUENCE OF THE ROLL RADIUS R ON THE BULGE RATIO 35
6.2.2 CYLINDRICAL SHOULDER X A AND PRESSURE ANGLE A 36
6.3 SIMULATION OF STRIP PROFILE ROLLING FOR RK 1B 37
6.4 MODULAR CONCEPT OF ROLLS FOR THE PRODUCTION OF TRS 38
6.5 STRIP PROFILE ROLLING MACHINE FOR THE PRODUCTION OFTRS 39
6.5.1 BASIC SET-UP OF THE STRIP PROFILE ROLLING MACHINE 40
6.5.2 MODULAR ROLLS 40
SEITE III
IMAGE 4
6.5.3 MEASUREMENT TECHNIQUE 42
6.5.4 SIMULATION OF THREE ROLLING PASSES OF TRS FOR RK 1B 43
6.5.4.1 SIMULATION OF THREE ROLLING PASSES OF TRS FOR RK 1B WITHOUT
LONGITUDINAL TENSION 43
6.5.4.2 SIMULATION OF THREE ROLLING PASSES OF TRS FOR RK 1B WITH
LONGITUDINAL TENSION 44
7 ROLLING EXPERIMENTS FOR THE PRODUCTION OF TRS FOR SUBSEQUENT ROLL
FORMING EXPERIMENTS 46
7.1 ROLL CONFIGURATION AND OBSERVATIONS DURING THE PROCEDURES 46
7.2 ADJUSTMENT OF THE ROLLING GAPS 49
7.3 PRODUCTION OF TRS 51
7.3.1 COIL PRODUCTION OF TRS FOR RK 1A 52
7.3.2 BULGE REDUCTION IN TRS FOR RK 1A 52
7.3.3 FORMING OF MATERIAIS WITH HIGHER STRENGTH 53
8 DEVELOPMENT AND DESIGN OF A ROLL-FORMING STRATEGY FOR TUBES MADE OF
TRS 56
8.1 ANALYSIS OF EXISTING ROLL-FORMING METHODS FOR LONGITUDINALLY WELDED
PIPES REGARDING THE SUITABILITY AND ADAPTABILITY FOR PROCESSING OF TRS
57
8.2 CONSTRUCTION OF A SIMULATION MODEL TO ASSESS THE SUITABILITY OF THE
PROFILE STRATEGY, INVESTIGATION OF THE PROFILING STRATEGY IN TERMS OF
POSSIBLE FAILURE MODES 65
8.2.1 IDENTIFICATION OF FAILURE MODES 65
8.2.2 CONSTRUCTION OF A SIMULATION MODEL FOR ROLL FORMING OF A REFERENCE
TUBE WITH UNIFORM WALL THICKNESS 71
8.2.3 DETERMINATION OF THE LOCAL STRAIN HARDENING OF TRS (GROOVE
CENTRED) FOR IMPLEMENTATION IN THE SIMULATION MODELS FOR THE ROLL
FORMING 78
8.2.4 STRUCTURE OF A SIMULATION MODEL FOR ROLL FORMING OF THE TRS
(GROOVE CENTRED) 84
8.3 SYSTEMATIC IMPROVEMENT OF TUBE FORMING WITH THE HELP OF
FEM-SIMULATIONS 87
8.3.1 SYSTEMATIC IMPROVEMENT OF SPHEROIDISATION OF TRS TUBES ( CENTRED
RILL ) 87
8.3.2 FEM-SIMULATIONS OF SPHEROIDISATION OF TRS TUBES WITH A RILL ALONG
THE STRIP EDGES (TILLS ON THE EDGES OF TRS ) 92
9 ROLL-FORMING EXPERIMENTS 96
10 REVIEW OF THE MECHANICAL PROPERTIES OF THE TRS TUBES FOR THE USE AS
SEMI FINISHED PRODUCTS FOR SUBSEQUENT FORMING 99
10.1 EXAMINATION OF SEMI-FINISHED PRODUCT 100
10.1.1 MEASUREMENT OF ROUNDNESS OF THE PIPES 100
10.1.2 EXAMINATION OF THE WELD SEAM 101
10.1.2.1 METALLOGRAPHIC EXAMINATION OF WELD SEAM 102
10.1.2.2 TESTINGOF THE WELD SEAM 103
10.2 DETERMINATION OF GLOBAL DESIGN LIMITS IN EXPANSION TEST (BURSTTEST
WITH THE FREE
EXPANSION) 106
11 ECONOMIE ANALYSIS 118
SEITE IV
IMAGE 5
12 EVALUATION AND SUMMARY OF RESULTS 120
13 ACKNOWLEDGEMENTS 122
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| author | Groche, Peter 1961- Mirtsch, Michael Hirt, Gerhard 1957- Dávalos, Daniel |
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| series2 | Forschung für die Praxis / Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. |
| spelling | Groche, Peter 1961- Verfasser (DE-588)112640656 aut Herstellung von Rohren mit flexiblem Wanddickenverlauf durch Walzprofilieren von bandprofilgewalztem Vormaterial Forschungsvorhaben P 713 = Development of a production process for tubes with non-constant wall thickness distribution by roll forming of tailor rolled strips Prof. Dr.-Ing. Peter Groche, Dipl.-Ing. Michael Mirtsch, Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen, Technische Universität Darmstadt, Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hirt, Dipl.-Ing. Daniel Dávalos, Institut für Bildsame Formgebung, RWTH Aachen ; verantwortlich für die FOSTA - Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. Dipl.-Ing. Rainer Salomon Development of a production process for tubes with non-constant wall thickness distribution by roll forming of tailor rolled strips Düsseldorf Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH [2010] XVI, 127 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Forschung für die Praxis / Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. P 713 Literaturangaben Tailor rolled blanks (DE-588)7583627-0 gnd rswk-swf Rohrherstellung (DE-588)4125973-7 gnd rswk-swf Profilwalzen (DE-588)4133452-8 gnd rswk-swf Tailor rolled blanks (DE-588)7583627-0 s Profilwalzen (DE-588)4133452-8 s Rohrherstellung (DE-588)4125973-7 s DE-604 Mirtsch, Michael Verfasser aut Hirt, Gerhard 1957- Verfasser (DE-588)1082144576 aut Dávalos, Daniel Verfasser aut Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. Forschung für die Praxis P 713 (DE-604)BV035420859 713 B:DE-101 application/pdf http://d-nb.info/1008908754/04 Inhaltsverzeichnis DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=030044500&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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