本文關(guān)鍵詞：20鋼冷拔前處理工藝優(yōu)化及冷拔過程研究

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【摘要】：冷拔管因其良好的綜合性能,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)中應(yīng)用廣泛。高速發(fā)展的行業(yè)需求對(duì)冷拔管的服役性能提出了更高的要求,尤其是精度方面,因此分析優(yōu)化現(xiàn)有的冷拔工藝,提高管材質(zhì)量和生產(chǎn)效率是亟需解決的問題。本課題結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)值分析,對(duì)現(xiàn)有酸洗工藝的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證,通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了常溫磷化工藝的關(guān)鍵參數(shù)實(shí)驗(yàn),數(shù)值分析了冷拔過程中不同區(qū)域的應(yīng)力分布規(guī)律,探究了鋼管在冷拔過程中的成形機(jī)理和不同工藝參數(shù)對(duì)拔制力的影響,并對(duì)現(xiàn)有的錐形模進(jìn)行了優(yōu)化。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)分析驗(yàn)證現(xiàn)有酸洗工藝的合理性,通過對(duì)一個(gè)酸洗周期內(nèi)不同時(shí)間段酸洗后的試樣進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)測(cè)試,結(jié)果顯示試樣抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、截面收縮率和斷后伸長(zhǎng)率等塑性指標(biāo)穩(wěn)定,所有試樣的斷后伸長(zhǎng)率的減小幅度均在2%以內(nèi),說明沒有出現(xiàn)氫脆等缺陷;測(cè)試結(jié)果也發(fā)現(xiàn)酸洗后試樣的塑性形變指標(biāo)會(huì)變小。(2)通過正交實(shí)驗(yàn)法得到了20鋼常溫磷化工藝參數(shù)的最佳條件:總酸度為120,磷化時(shí)間為30min,促進(jìn)劑點(diǎn)數(shù)為6時(shí)磷化效果最佳。SEM分析發(fā)現(xiàn)優(yōu)化參數(shù)下的鋅系磷化膜表面形貌致密度較好,膜層以條狀形態(tài)為主且較為粗大;使用表調(diào)劑進(jìn)行表面活性處理后得到的磷化膜耐腐蝕性提高、磷化膜層次感分明,整體厚度均勻且表面覆蓋完全,膜層顆粒精細(xì),呈松針狀排列且較為致密。(3)對(duì)錐形模的冷拔過程進(jìn)行了數(shù)值分析,得到了鋼管在入模、穩(wěn)定拔制和脫模三個(gè)階段的徑向、軸向的應(yīng)力分布情況,根據(jù)塑性變形原理獲得了鋼管不同變形區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài),分析了成品管壁厚和管徑精度存在誤差的機(jī)理,并把鋼管的拔制力變化規(guī)律分成了劃為起始、入模、流動(dòng)、穩(wěn)定及脫模這五個(gè)階段。(4)探討了摩擦系數(shù)、模錐角、壁厚和冷拔速度等不同工藝參數(shù)對(duì)拉拔力的影響,根據(jù)鋼管在減壁擴(kuò)徑過程中的應(yīng)力特點(diǎn)以及拔制力與不同工藝參數(shù)之間的關(guān)系,對(duì)現(xiàn)有的冷拔模具進(jìn)行了優(yōu)化,提高了成品管直徑和壁厚的精度。
【關(guān)鍵詞】：冷拔鋼管 磷化 錐形模 工藝優(yōu)化 模具設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG356.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 選題的背景及研究意義10
• 1.2 冷拔技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 冷拔技術(shù)的發(fā)展10-11
• 1.2.2 冷拔的預(yù)處理工藝11-12
• 1.2.3 鋼管冷拔技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)外研究存在的問題14-15
• 1.3 本文的主要內(nèi)容和研究意義15-17
• 1.3.1 本文的主要內(nèi)容15
• 1.3.2 本文的研究意義15-17
• 第二章 冷拔前處理工藝的優(yōu)化分析17-32
• 2.1 酸洗工藝及其工藝驗(yàn)證17-20
• 2.1.1 酸洗工藝17
• 2.1.2 驗(yàn)證酸洗工藝17-20
• 2.2 磷化工藝20-22
• 2.2.1 磷化工藝簡(jiǎn)介20-21
• 2.2.2 磷化分類21-22
• 2.3 表調(diào)劑在常溫磷化中的應(yīng)用22-24
• 2.3.1 表調(diào)劑簡(jiǎn)介22-23
• 2.3.2 表調(diào)劑的機(jī)理23
• 2.3.3 影響鈦系表調(diào)劑的因素23-24
• 2.4 磷化工藝參數(shù)的正交實(shí)驗(yàn)24-30
• 2.4.1 磷化實(shí)驗(yàn)條件與工藝流程24-25
• 2.4.2 正交實(shí)驗(yàn)方法25-26
• 2.4.3 磷化工藝參數(shù)范圍的確定26
• 2.4.4 磷化工藝參數(shù)的正交實(shí)驗(yàn)26-29
• 2.4.5 表調(diào)劑的使用29-30
• 2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析30-31
• 2.5.1 磷化膜表面形貌30
• 2.5.2 表調(diào)劑對(duì)磷化膜的影響及表面成分分析30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第三章 鋼管冷拔加工的分類、特點(diǎn)、原理和拔制力計(jì)算32-41
• 3.1 冷拔工藝的分類32-35
• 3.2 冷拔工藝的優(yōu)點(diǎn)35
• 3.3 鋼管冷拔的金屬學(xué)和力學(xué)原理35-38
• 3.3.1 金屬學(xué)原理35-36
• 3.3.2 力學(xué)原理36-38
• 3.4 拔制力的計(jì)算38-40
• 3.4.1 拔制力計(jì)算38-39
• 3.4.2 短芯棒冷拔拔制力的理論計(jì)算39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 錐形模短芯棒冷拔過程的有限元分析41-59
• 4.1 彈塑性大變形和非線性問題41-43
• 4.1.1 彈塑性大變形41-42
• 4.1.2 彈塑性成形的非線性問題42-43
• 4.2 模型建立43-45
• 4.3 有限元計(jì)算結(jié)果分析45-49
• 4.3.1 穩(wěn)定拔制階段鋼管的應(yīng)力分布與應(yīng)力狀態(tài)45-47
• 4.3.2 鋼管變形過程分析47-49
• 4.3.3 拔制力的變化情況49
• 4.4 工藝參數(shù)對(duì)冷拔的影響分析49-53
• 4.4.1 摩擦系數(shù)對(duì)拔制力的影響50-51
• 4.4.2 模錐角對(duì)拔制力的影響51-52
• 4.4.3 壁厚對(duì)拔制力的影響52
• 4.4.4 冷拔速度對(duì)拔制力的影響52-53
• 4.5 模具設(shè)計(jì)研究53-57
• 4.5.1 新模具穩(wěn)定拔制階段鋼管的應(yīng)力狀況54-57
• 4.5.2 成品管壁厚和管徑分析57
• 4.6 本章小結(jié)57-59
• 第五章 總結(jié)和展望59-61
• 5.1 總結(jié)59-60
• 5.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-66
• 致謝66-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和專利67
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目67

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