Numerical determination of the roll interference and lubrication conditions for arched thread rolling with quick pitch on the long pipe

Abstract

Artykuł dotyczy nowoczesnej metodyki określania warunków walcowania gwintów łukowych o dużym skoku na rurach, również cienkościennych, wykorzystujących Metodę Elementu Skończonego (MES). Opracowana aplikacja WALCOWANIE GWINTÓW w systemie ANSYS/LS-DYNA pozwala na symulację zjawisk fizycznych towarzyszących procesowi obróbki. Przykładowo pokazano zastosowanie aplikacji do obliczenia wcisku i warunków smarowania w procesie walcowania gwintu specjalnego o zarysie łukowym (ang. round thread) o wymiarach d = 32 [mm], P =12,7 [mm], stosowanych podczas wiercenia głębokich otworów w skałach metodą samowiercenia. Numerycznie określono stany przemieszczeń, odkształceń i naprężeń w dowolnym miejscu gwintu podczas jego kształtowania i po procesie. Wyjaśniono przyczyny i warunki powstawania błędów zarysu gwintu. Dla zaprojektowanej czterorolkowej głowicy walcującej określono wcisk walcowania i warunki smarowania w aspekcie jakości gwintu. Przedstawiono przykładowe wyniki analiz numerycznych. Wyniki obliczeń numerycznych weryfikowano eksperymentalnie. NUMERICAL DETERMINATION OF THE ROLL INTERFERENCE AND LUBRICATION CONDITIONS FOR ARCHED THREAD ROLLING WITH QUICK PITCH ON THE LONG PIPEThe aim of this article is concern to modern determination of rolling conditions for arched thread with quick pitch on the thin-walled pipes by means of Finite Element Methods. Developed in this article application WALCOWANIE GWINTÓW in the ANSYS/LS-DYNA system let for simulation of the physical phenomena accompanying during the working process. Exemplary, applying application for calculation of the rolling interference and lubrication conditions for round thread rolling with dimension d = 32 [mm], P = 12,7, applying for drilling hole in the rock by using self-drilling method were shown. Determination of state of displacement, strain and stresses in any place of the thread during and after rolling process were done numerically. Explanation of the causes of errors formation during the round thread rolling process like outline errors, deviation of shape and damage (crack) of the thread were shown. For designed axial rolling head with four rolls determination of the rolling interference and lubrication conditions in quality aspects of the screw were done. The work presented an example of the results of the numerical analysis. WSTĘPW ostatnim piętnastoleciu coraz szersze zastosowanie w procesach technologicznych znajdują metody obrób-ki polegające na plastycznym kształtowaniu metali na zimno. Wykorzystanie do tego celu odpowiedniej konstrukcji narzędzi pozwala na wykonywanie złożonych pod względem kształtu powierzchni: kół zębatych, wałków wielowypustowych i gwintów [1-3, 5-13, 17-25]. Szybki rozwój i coraz większy udział w procesach produkcyjnych metod plastycznego kształtowania metali na zimno nie zastąpi dotychczas stosowanych technologii obróbki skrawaniem, lecz stanowi ważne ich uzupełnienie.Walcowanie jest jedną z metod obróbki plastycznej (kształtująco-wykańczającej), której istota polega na wykorzystaniu efektu powierzchniowych, miejscowych od...