發(fā)布時間：2021-12-10 17:36

　　曼內(nèi)斯曼效應(yīng)是指在斜軋穿孔時,由于坯料在反復(fù)旋轉(zhuǎn)壓縮過程中在軸對稱方向受到橫向擠壓力,導(dǎo)致心部由拉應(yīng)力誘發(fā)形成疏松和孔腔的現(xiàn)象。合理利用曼內(nèi)斯曼效應(yīng)可減少頂頭穿孔阻力,提高頂頭壽命,減小管坯溫升,獲得理想的性能與組織。目前對曼內(nèi)斯曼效應(yīng)的研究大多關(guān)于碳鋼連鑄坯,對于TC4合金曼內(nèi)斯曼效應(yīng)的研究較少,本文采用試驗及有限元模擬結(jié)合的方法對TC4合金錐形輥斜軋穿孔曼內(nèi)斯曼效應(yīng)進行研究,主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:進行鍛態(tài)TC4合金、45鋼旋轉(zhuǎn)橫鍛試驗及軋卡試驗,雖可觀察到心部曼內(nèi)斯曼效應(yīng)拉應(yīng)力的作用效果,但未見明顯裂紋及孔腔的產(chǎn)生。坯料心部受兩向拉應(yīng)力作用,45鋼沿軸向拉應(yīng)力更大,TC4合金沿切向拉應(yīng)力更大。建立錐形輥斜軋穿孔有限元模型,分析不同輥型及材料的曼內(nèi)斯曼效應(yīng)變化規(guī)律。錐形輥斜軋時的曼內(nèi)斯曼效應(yīng)更為強烈,管坯心部最大主應(yīng)力為桶形輥的1.03倍,拉應(yīng)力分布區(qū)域較大;TC4合金為45鋼的1.25倍,最大主應(yīng)力峰值均出現(xiàn)在頂前壓下率約為7.5%處。探討了送進角、直徑壓下率、輾軋角、軋輥轉(zhuǎn)速對TC4合金曼內(nèi)斯曼效應(yīng)的影響。隨著它們的增加,最大主應(yīng)力均呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。分別從變形均勻性和溫... 

【文章來源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鈦合金顯微組織分類（a）網(wǎng)籃組織（b）魏氏組織（c）等軸組織（d）雙態(tài)組織

4（a） （b）圖1.2 鈦合金的應(yīng)用（a）大型整體鈦合金構(gòu)件激光直接制造技術(shù)（b）TC4合金骨架Fig.1.2 Application of Titanium alloy（a）Laser Direct Manufacturing of Large Titanium Components（b）Frame of TC41.2 TC4 合金空心坯制備方法1.2.1 擠壓法擠壓穿孔法實際上是一種壓力穿孔方法，是以方坯、圓坯作為坯料，將其加熱至加工溫度，定型后在壓力穿孔機上穿制成空心毛管。擠壓穿孔法可以細分為正擠壓法、反擠壓法[16,17]。（1）正擠壓法正擠壓法的特點是坯料的運動方向與模具相同，坯料在上模的推動下前進，當(dāng)其通過擠壓桿和定徑帶時直徑和厚度發(fā)生變化。用正擠壓法加工TC4合金空心坯的優(yōu)點是：工藝成熟，易于操作，靈活性大，坯料截面跨度大。正擠壓法的缺點是：預(yù)制坯料的工藝繁瑣；金屬流動不均勻，模具磨損嚴重；成型后坯料表面質(zhì)量較差。（2）反擠壓法反擠壓法是利用擠壓桿將坯料置于閉式型腔內(nèi)，使其發(fā)生塑性變形的加工方法。用反擠壓法加工TC4合金空心坯的優(yōu)點是：變形體內(nèi)金屬的應(yīng)力狀態(tài)為三向壓縮，利于充分發(fā)揮金屬的塑性，能夠成形難變形材料。反擠壓法的缺點是：金屬及工、模具損耗大；對坯料潤滑的要求嚴格

入軋輥孔型[18]，如圖1.3所示。用推軋穿孔法加工TC4合金空心坯的優(yōu)點是：可以用來穿制廉價的連鑄方坯；毛管表面質(zhì)量較好，可用于穿制塑性較低的金屬。推軋穿孔法的缺點：配套設(shè)備多而復(fù)雜，因此設(shè)備投資較大；毛管壁厚不均勻現(xiàn)象嚴重；生產(chǎn)效率較低。圖1.3 推軋穿孔示意圖1-推桿；2-坯料；3-導(dǎo)入裝置；4-頂頭；5-軋輥孔型；6-頂桿；7-毛管Fig.1.3 Push piercing process1-puller;2-workpiece;3-guides;4-plug;5-roll hole type;6-mandrel;7-tube1.2.3 機械加工法機械加工法指運用某種機械設(shè)備對坯料的外形、尺寸等進行改變的方法。進行機械加工時，主要以連鑄坯為原料制造無縫管產(chǎn)品。機械加工法加工TC4合金空心坯的優(yōu)點是：加工范圍廣，可加工表面復(fù)雜的坯料以及柔性零件；加工后的零件表面質(zhì)量較好，便于推廣應(yīng)用。機械加工法缺點是：成本高，生產(chǎn)效率低；批量加工時零件質(zhì)量不穩(wěn)定；勞動人員多，強度大，安全性差。1.2.4 斜軋穿孔法斜軋穿孔法指在兩個傾斜布置的主動軋輥、兩個固定的導(dǎo)板以及一個軸向定位的頂頭的作用下，使實心的坯料穿制成空心的毛管[19,20]

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[4]大棒材連軋過程微觀組織不均勻性研究[D]. 李男帥.燕山大學(xué) 2013
[5]鈦合金的三輥斜軋穿孔工藝分析[D]. 朱洪志.太原科技大學(xué) 2013
[6]TC4異型材熱軋工藝研究[D]. 張磊.西安建筑科技大學(xué) 2013
[7]錐形穿孔過程工藝優(yōu)化及數(shù)值分析[D]. 羅偉.燕山大學(xué) 2011
[8]二輥斜軋穿孔機穿孔過程的力學(xué)分析和數(shù)值模擬[D]. 賈豹.遼寧科技大學(xué) 2008



本文編號：3533087