發(fā)布時(shí)間：2021-03-22 03:55

　　隨著燃?xì)馄嚨膹V泛應(yīng)用,儲(chǔ)氣站用氣瓶使用量日益增加,增大氣瓶容量和公稱壓力是提高氣瓶?jī)?chǔ)氣能力的關(guān)鍵。為適應(yīng)市場(chǎng)需求,開發(fā)大直徑厚壁氣瓶很有必要。傳統(tǒng)站用氣瓶的壁厚薄,淬火時(shí)將瓶口封堵,僅對(duì)其外壁進(jìn)行單面淬火即可淬透。而大直徑厚壁氣瓶,必須對(duì)其內(nèi)部和外部同時(shí)進(jìn)行淬火冷卻方能滿足綜合力學(xué)性能要求。由于大直徑厚壁氣瓶瓶口小,內(nèi)徑大,瓶壁厚、尺寸長(zhǎng),給氣瓶淬火冷卻帶來很大困難。因此,研究設(shè)計(jì)適合大直徑厚壁氣瓶淬火冷卻的工藝規(guī)程,是該類氣瓶生產(chǎn)制造所急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。對(duì)該問題的研究,不僅可以為大直徑厚壁氣瓶的淬火熱處理工藝設(shè)計(jì)提供依據(jù),還可以進(jìn)一步加深對(duì)具有相對(duì)封閉內(nèi)腔的工件在淬火冷卻過程中,其內(nèi)壁與淬火介質(zhì)間熱交換規(guī)律及內(nèi)腔中壓力變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)。因而,具有重要的理論與實(shí)際意義。論文以外徑Φ914mm,壁厚38mm的大直徑厚壁氣瓶為研究對(duì)象,以大型有限元商業(yè)軟件FLUENT和DEFORM為計(jì)算平臺(tái),對(duì)氣瓶?jī)?nèi)部不同淬火工藝下的流動(dòng)換熱、應(yīng)力及組織進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,研究滿足氣瓶被淬透和獲得組織均勻性的合理工藝及參數(shù)。對(duì)長(zhǎng)度較短的厚壁氣瓶采用浸水淬火工藝進(jìn)行冷卻,考慮了氣瓶的旋轉(zhuǎn),采用滑移網(wǎng)格法... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：139 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

大容積無縫鋼質(zhì)氣瓶

承壓強(qiáng)度低等缺陷，在很大程度上提高了氣瓶的耐壓性和密閉性，目前已被廣泛應(yīng)用[10-12]。現(xiàn)有的無縫鋼質(zhì)氣瓶主要有拉拔和熱旋壓兩種成形制造方法[13-17]。拉拔成形是將先將圓坯進(jìn)行加熱，然后使用液壓機(jī)對(duì)其反向擠壓為厚壁帶底圓筒，通過輥輪模和圈模進(jìn)行拉拔，采用旋壓工藝對(duì)其局部加熱并收口制成所需的氣瓶。拉拔成形的可靠性和安全性較高，具有強(qiáng)度高、整體性好和成形尺寸準(zhǔn)確等特點(diǎn)。熱旋壓成形法是將無縫鋼管坯料端部加熱后，隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，用趕棒或旋輪施加使之產(chǎn)生局部塑性變形，最終收口、收底制成氣瓶，如圖1-2所示[18]。熱旋壓工藝是目前應(yīng)用最廣泛的方法，具有生產(chǎn)效率較高、模具和設(shè)備簡(jiǎn)單、投入較小等優(yōu)點(diǎn)，但由于該工藝制造的氣瓶壁厚誤差大，瓶底增厚較困難，特別是直管與圓弧過渡區(qū)域的增厚難度較大，是高應(yīng)力危險(xiǎn)段，影響了氣瓶的安全性能。圖1-2熱旋壓成形工藝Fig.1-2Hotspinningformingprocess傳統(tǒng)拉拔工藝發(fā)展歷史久遠(yuǎn)，手工拉絲在公元前20-30世紀(jì)的出現(xiàn)奠定了拉拔工藝的基礎(chǔ)，12世紀(jì)確立了拉拔法，德國(guó)于13世紀(jì)中葉首次制造了水力拉拔機(jī)，拉拔工藝目前主要應(yīng)用在線材成形上[18]。由于傳統(tǒng)拉拔工藝對(duì)模具磨損較大，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和尺寸精度。為克服這一缺點(diǎn)，新的拉拔技術(shù)不斷涌現(xiàn)。日本的五弓勇雄教授于1956年發(fā)明了輥模拉拔工藝，該工藝減弱了軋輥與零件間的摩擦，表面質(zhì)量高；上世紀(jì)60年代初，前蘇聯(lián)學(xué)者研制了帶支撐輥的輥模，提高了拉拔產(chǎn)品的精度；

第2章氣瓶材料參數(shù)測(cè)定及淬火工藝方案制定-21-素體、貝氏體和少量馬氏體，硬度為HV322-385；當(dāng)冷速繼續(xù)增大且小于25.0℃/s時(shí)，組織為馬氏體和少量貝氏體組織；當(dāng)冷速大于25.0℃/s后，組織為馬氏體組織，硬度HV＞592。10-210-110010110210310402004006008001000Mf=180℃1.921129432132238543255256659210Ac1=819℃PFB0.080.350.73.81525溫度/℃60MAc3=879℃1.0HV627Ms=349℃時(shí)間/s圖2-34130X鋼CCT曲線Fig.2-3CCTcurvesof4130Xsteela)v=0.35℃/s；b)v=1.0℃/s；c)v=3.8℃/s；d)v=10.0℃/s；e)v=25.0℃/s；f)v=60.0℃/s圖2-4不同冷速下4130X的金相顯微組織Fig.2-4Microstructureof4130Xsteelunderdifferentcoolingrates根據(jù)材料4130XCCT曲線中不同冷速下對(duì)應(yīng)的硬度及獲得的金相組織特點(diǎn)，將為第四章浸水淬火過程的驗(yàn)證試驗(yàn)提供重要的理論依據(jù)。b)d)e)a)c)f)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]CK式攪拌槽流場(chǎng)數(shù)值模擬分析[J]. 周勝,李茂林,崔瑞,姚偉,江宏強(qiáng).  礦產(chǎn)保護(hù)與利用. 2019(01)
[2]關(guān)于國(guó)內(nèi)外大容積鋼質(zhì)無縫氣瓶標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比分析[J]. 王洪海,陳俊德,陳冬,桑偉.  中國(guó)特種設(shè)備安全. 2018(12)
[3]虹吸管道內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬研究及分析[J]. 雷瑤,汪長(zhǎng)煒,紀(jì)玉霞.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2018(06)
[4]艦船空氣流場(chǎng)數(shù)值模擬及特性分析[J]. 郭佳豪,祝小平,周洲,許曉平.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(06)
[5]動(dòng)基座近艦面流場(chǎng)數(shù)值模擬[J]. 李旭,祝小平,周洲,郭佳豪.  航空學(xué)報(bào). 2018(12)
[6]基于Fluent數(shù)值模擬的柱塞外壁開槽優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 李庭玉.  天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì). 2017(05)
[7]熱處理過程流場(chǎng)-溫度場(chǎng)-組織場(chǎng)-應(yīng)力場(chǎng)耦合模擬研究[J]. 張李強(qiáng),王婧,駱曉萌,顧劍鋒.  金屬熱處理. 2017(08)
[8]全淬透圓柱件淬火應(yīng)力的有限元模擬及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[J]. 劉玉,秦盛偉,左訓(xùn)偉,陳乃錄,戎詠華.  金屬學(xué)報(bào). 2017(06)
[9]CNG加氣站用儲(chǔ)氣設(shè)施的現(xiàn)狀與對(duì)策[J]. 王晉.  中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量. 2017(07)
[10]Numerical simulation on boiling heat transfer of evaporation cooling in a billet reheating furnace[J]. 馮明杰,王恩剛,王海,李艷東,劉兵.  Journal of Central South University. 2016(06)

博士論文
[1]冷軋高強(qiáng)鋼板帶熱處理過程板形變化規(guī)律研究[D]. 曹強(qiáng).北京科技大學(xué) 2015
[2]CNG氣瓶拉拔工藝研究[D]. 郝海濱.燕山大學(xué) 2014
[3]鋁合金大型復(fù)雜構(gòu)件熱處理過程的多場(chǎng)耦合模型與變形預(yù)報(bào)[D]. 楊夏煒.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]水-空交替控時(shí)淬火冷卻設(shè)備的研究與應(yīng)用[D]. 左訓(xùn)偉.上海交通大學(xué) 2010
[5]流場(chǎng)計(jì)算機(jī)模擬在熱處理爐設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[D]. 王婧.上海交通大學(xué) 2008
[6]數(shù)值模擬技術(shù)在燃?xì)廨啓C(jī)零部件鍛造及熱處理過程中的應(yīng)用[D]. 呂成.大連理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]軸類鍛件熱處理工藝的數(shù)值模擬與試驗(yàn)驗(yàn)證[D]. 潘偉平.山東大學(xué) 2018
[2]錐齒輪淬火變形控制的數(shù)值模擬研究[D]. 侯興隆.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[3]站用氣瓶淬火冷卻均勻性模擬[D]. 徐欽冉.燕山大學(xué) 2017
[4]大直徑無縫鋼質(zhì)氣瓶用鋼34CrMo4的熱處理研究[D]. 張榮曉.河北工程大學(xué) 2016
[5]大直徑厚壁壓力氣瓶淬火冷卻過程流場(chǎng)與溫度場(chǎng)模擬[D]. 朱國(guó)善.燕山大學(xué) 2014
[6]大直徑厚壁壓力氣瓶淬火過程數(shù)值模擬[D]. 王莉莉.燕山大學(xué) 2014
[7]34CrMo4鋼沖壓氣瓶的成形工藝優(yōu)化[D]. 翟春海.重慶大學(xué) 2014
[8]42CrMo鋼熱處理過程數(shù)值模擬及換熱系數(shù)的測(cè)定[D]. 許瑾.大連交通大學(xué) 2013
[9]輪轂旋壓機(jī)加工力學(xué)參數(shù)的確定與關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)及優(yōu)化[D]. 劉彧.浙江大學(xué) 2012
[10]9SiCr常壓氣霧淬火過程的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 丁冬芳.昆明理工大學(xué) 2011



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