本文關(guān)鍵詞：徑向鍛造P91厚壁管材工藝的數(shù)值模擬與研究

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【摘要】：高強度合金鋼和不銹鋼等金屬厚壁無縫鋼管因其良好的高溫持久強度、熱穩(wěn)定性和高溫抗蠕變能力,被廣泛的應(yīng)用在電力、化工、石油、機械制造、船舶和國防等領(lǐng)域中,其工作條件和受力情況繁重而且復(fù)雜。因此,提高厚壁無縫鋼管的質(zhì)量,保證其運行過程中的安全性和可靠性,對厚壁無縫鋼管的生產(chǎn)技術(shù)進步以及國民經(jīng)濟的發(fā)展具有非常重要的意義。本文將材料P91(10Cr9Mo1VNb)的優(yōu)點與徑向鍛造的優(yōu)點結(jié)合起來,徑鍛出性能優(yōu)越的厚壁無縫鋼管來滿足市場的需求。本論文運用有限元模擬軟件DEFORM-3D對P91厚壁無縫鋼管的徑向鍛造過程進行數(shù)值模擬與研究分析,在DEFORM中建立了P91材料數(shù)據(jù)庫。通過研究不同錘頭結(jié)構(gòu)對徑向鍛造工藝的影響,發(fā)現(xiàn)錘頭的結(jié)構(gòu)嚴重影響鍛件的質(zhì)量,選擇帶有壓入角的錘頭時,鍛出的鍛件表面質(zhì)量最好,同時鍛件的應(yīng)力、應(yīng)變分布也最均勻。然后通過單因素法確定了主要工藝參數(shù)范圍,選擇共經(jīng)兩個道次對坯料進行徑向鍛造,達到外徑Φ425mm,壁厚82mm的要求。設(shè)置兩道次徑向壓下量均為25mm。最后對錘頭壓入角、錘頭整形段長度、錘頭打擊頻率、單次旋轉(zhuǎn)角度和軸向送進量五個因素進行正交試驗分析,以徑向成形力和壁厚為優(yōu)化目標(biāo)確定了最佳工藝參數(shù)。對徑向成形載荷而言,最佳工藝參數(shù)為:錘頭壓入角為20°、錘頭整形段長度為400mm、錘頭打擊頻率為160次/min、單次旋轉(zhuǎn)角度為38°、軸向送進量為50mm。對壁厚而言,最佳工藝參數(shù)是:錘頭壓入角為10°、錘頭整形段長度為500mm、錘頭打擊頻率為200次/min、單次旋轉(zhuǎn)角度為25°、軸向送進量為50mm。
【關(guān)鍵詞】：徑向鍛造 P91鋼 數(shù)值模擬 錘頭結(jié)構(gòu) 正交試驗
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG316
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 緒論7-13
• 1.1 課題研究的背景7-8
• 1.2 徑向鍛造技術(shù)研究現(xiàn)狀8-10
• 1.2.1 徑向鍛造技術(shù)國外研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2.2 徑向鍛造技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 P91 鋼的概述10-11
• 1.3.1 P91 鋼的成分及性能10-11
• 1.3.2 P91 鋼的應(yīng)用11
• 1.4 課題的意義、目的及研究內(nèi)容11-13
• 1.4.1 課題的意義和目的11-12
• 1.4.2 課題的研究內(nèi)容12-13
• 第二章 徑向鍛造成形理論基礎(chǔ)13-18
• 2.1 徑向鍛造工作原理13
• 2.2 徑向鍛造的特點及應(yīng)用13-14
• 2.2.1 徑向鍛造的特點13-14
• 2.2.2 徑向鍛造的應(yīng)用14
• 2.3 徑向鍛造的工藝參數(shù)14-16
• 2.4 徑向鍛造設(shè)備簡介16-18
• 2.4.1 徑向鍛造設(shè)備分類16
• 2.4.2 國內(nèi)徑向鍛造設(shè)備的發(fā)展16-18
• 第三章 有限元理論及有限元模型的建立18-25
• 3.1 有限元理論簡介18-21
• 3.1.1 有限元法的基本思想18-19
• 3.1.2 剛粘塑性有限元法19-21
• 3.2 DEFORM-3D軟件介紹21-22
• 3.3 有限元模型的建立22-25
• 3.3.1 P91 材料模型的建立22-24
• 3.3.2 幾何模型的建立24-25
• 第四章數(shù)值模擬及結(jié)果分析25-47
• 4.1 徑向鍛造錘頭形狀及尺寸的確定25-34
• 4.1.1 數(shù)值模擬方案確定26-28
• 4.1.2 前處理28-29
• 4.1.3 后處理及結(jié)果分析29-34
• 4.2 主要工藝參數(shù)的確定34-39
• 4.2.1 徑向壓下量的確定35-36
• 4.2.2 軸向送進量的確定36-38
• 4.2.3 單次旋轉(zhuǎn)角度的確定38-39
• 4.3 正交試驗優(yōu)化過程39-45
• 4.3.1 正交試驗簡介40
• 4.3.2 正交試驗的設(shè)計40-42
• 4.3.3 正交試驗結(jié)果分析42-45
• 4.4 本章小結(jié)45-47
• 第五章 生產(chǎn)試驗研究47-50
• 5.1 P91 厚壁無縫鋼管徑向鍛造的生產(chǎn)試驗47-48
• 5.2 過程及結(jié)果分析48-49
• 5.3 本章小結(jié)49-50
• 結(jié)論50-51
• 參考文獻51-54
• 致謝54

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本文編號：1135472