本文關(guān)鍵詞：熱推制45號(hào)鋼彎頭成形工藝的研究

  更多相關(guān)文章： 熱推彎 感應(yīng)加熱 芯棒設(shè)計(jì) 有限元模擬

【摘要】：近年來(lái),隨著船舶和石化、燃?xì)獾刃袠I(yè)的發(fā)展,作為液體、氣體的輸送管道的彎管得到了廣泛的應(yīng)用。管材在彎曲時(shí),由于管壁內(nèi)側(cè)和外側(cè)受力性質(zhì)的不同,導(dǎo)致管壁內(nèi)外側(cè)承載壓力不同。彎頭作為管道系統(tǒng)彎曲時(shí)主要的連接件之一,關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行,因此彎頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分重要。提高彎頭的成形制造水平和生產(chǎn)率是管件生產(chǎn)企業(yè)加快關(guān)鍵技術(shù)改造步伐的主要內(nèi)容。通過(guò)使用ABAQUS有限元仿真軟件的數(shù)值模擬,并結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證的方法對(duì)彎頭的熱推制成形過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)的模擬,根據(jù)模擬結(jié)果提出最佳的成形工藝參數(shù),并分析了這些工藝參數(shù)(如推制溫度、推制速度、摩擦系數(shù))對(duì)成形過(guò)程的影響程度。主要研究的內(nèi)容和結(jié)果如下：(1)采用漸開(kāi)線的變異作為芯棒擴(kuò)徑成形段的中軸線,其主要的設(shè)計(jì)思想是由無(wú)限大曲率半徑逐漸減小到整形段曲率半徑,這樣有利于擴(kuò)徑過(guò)程中金屬的流動(dòng),使彎頭內(nèi)弧金屬材料能夠充分流向外弧,從而避免了傳統(tǒng)工藝變形時(shí)彎頭外側(cè)受拉減薄、內(nèi)側(cè)受壓增厚的壁厚不均勻現(xiàn)象,保證了外徑的圓度和壁厚的均勻性。(2)采用控制變量法對(duì)中軸線的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,選取最優(yōu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬。(3)通過(guò)有限元模擬軟件Abaqus并結(jié)合正交試驗(yàn)法對(duì)不同工藝參數(shù)下彎頭的熱推制成形過(guò)程進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果表明：推制溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致管坯容易起皺,過(guò)低會(huì)導(dǎo)致開(kāi)裂。在本文中,采取溫度為700℃,在合適的推制速度下管材是處于理想的彈塑性狀態(tài)的,彎頭的厚度基本保持不變；正交試驗(yàn)中,溫度分布均勻,推制速度不影響溫度場(chǎng)的分布。推制速度較慢時(shí),能夠?yàn)榻饘俚牧鲃?dòng)提供充分的時(shí)間,提高了壁厚的均勻性；但在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中,推制速度過(guò)慢又會(huì)增加生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)效率,因此需要同時(shí)考慮兩者之間的關(guān)系,既要保證生產(chǎn)效率,也要提高彎頭的成形質(zhì)量,以此為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇適宜的推制速度；管坯和芯棒之間的摩擦系數(shù)和實(shí)際的工作環(huán)境有關(guān),摩擦系數(shù)的增大,使得管壁內(nèi)側(cè)金屬和芯棒之間的摩擦力變大,管壁內(nèi)側(cè)變厚；摩擦力的增大也能約束金屬的流動(dòng),在一定程度上保證了壁厚的均勻性。(4)在推制機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),統(tǒng)計(jì)實(shí)際生產(chǎn)的彎頭壁厚與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有限元模擬結(jié)果壁厚差在合理范圍之內(nèi),進(jìn)一步驗(yàn)證了模擬結(jié)果的正確性。通過(guò)以上的研究得出了熱推制彎頭成形過(guò)程中工藝參數(shù)對(duì)彎頭成形的影響程度,并利用漸開(kāi)線的變異作為中軸線的設(shè)計(jì),避免了傳統(tǒng)工藝變形時(shí)彎頭內(nèi)側(cè)變厚,外側(cè)減薄的壁厚不均勻現(xiàn)象；通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解了彎頭壁厚的成形情況,也驗(yàn)證了本文所采用的有限元分析模型的正確性,為彎頭成形工藝提供了一種新的研究方法。
【關(guān)鍵詞】：熱推彎 感應(yīng)加熱 芯棒設(shè)計(jì) 有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG306
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 引言14-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 成形工藝的研究15-17
• 1.2.2 芯棒設(shè)計(jì)的研究17-18
• 1.2.3 感應(yīng)加熱的研究18-19
• 1.2.4 有限元方法的使用19-20
• 1.3 課題來(lái)源及主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第二章 中頻熱推彎頭的工藝過(guò)程和特點(diǎn)22-32
• 2.1 擴(kuò)徑彎曲時(shí)彎頭的變形特點(diǎn)22-23
• 2.2 彎曲后最大最小壁厚的計(jì)算23-25
• 2.3 熱推制成形工藝25-30
• 2.3.1 中頻感應(yīng)加熱26-28
• 2.3.2 中頻熱推制彎頭的工藝流程及存在的問(wèn)題28-30
• 2.4 熱推制成形工藝的特點(diǎn)30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 熱推制彎頭芯棒的設(shè)計(jì)和制作32-39
• 3.1 芯棒的設(shè)計(jì)32-37
• 3.1.1 芯棒中軸線的設(shè)計(jì)33-37
• 3.2 芯棒材料的選擇37-38
• 3.3 芯棒的加工方法38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 熱推制彎頭成形過(guò)程的數(shù)值模擬39-55
• 4.1 有限元法及軟件介紹39-40
• 4.2 材料模型40-46
• 4.2.1 Von.Mises屈服準(zhǔn)則41
• 4.2.2 剛塑性有限元法41-42
• 4.2.3 材料屬性的定義42-46
• 4.3 接觸模型46-48
• 4.4 摩擦模型48-49
• 4.5 有限元模型的建立49-52
• 4.6 有限元模型溫度的設(shè)定及推制速度的施加52-54
• 4.7 本章小結(jié)54-55
• 第五章 熱推制彎頭成形過(guò)程的結(jié)果分析55-70
• 5.1 等效應(yīng)力分布規(guī)律55-57
• 5.2 等效應(yīng)變分布規(guī)律57
• 5.3 芯棒中軸線的優(yōu)化57-60
• 5.4 不同工藝參數(shù)對(duì)彎頭成形的影響60-68
• 5.4.1 正交試驗(yàn)的原理61
• 5.4.2 主要影響因素的選取61-62
• 5.4.3 正交表的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果62-63
• 5.4.4 試驗(yàn)結(jié)果分析63-67
• 5.4.5 工藝參數(shù)對(duì)彎頭成形的影響分析67-68
• 5.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證68-69
• 5.6 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76-78
• 致謝78

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