对焊法兰径向辗环数值模拟与毛坯设计

发布时间：2017-06-11 14:08

  本文关键词：对焊法兰径向辗环数值模拟与毛坯设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：对焊法兰是指带颈、有圆管过渡并与管道通过对焊方式连接的法兰,广泛用于压力容器与管道的焊接。径向辗环是指毛坯在径向辗环机作用下,壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺。对焊法兰径向辗环工艺复杂,认识对焊法兰成形规律,掌握毛坯结构尺寸对辗环质量的影响,减少和避免辗扩缺陷的发生,对于提高对焊法兰环件的质量,具有重要的工程意义。本文以DN1000-1.6-M24-I型对焊法兰为研究对象,开展对焊法兰径向辗环理论分析和数值模拟,对毛坯进行设计,主要研究内容以及取得的成果如下:(1)DN1000-1.6-M24-I型对焊法兰径向辗环工艺制订。通过对DN1000-1.6-M24-I型对焊法兰工艺参数进行分析,制订辗扩比,依照体积不变、形状相似原则,计算出毛坯尺寸。基于辗环的咬入条件、锻透条件,确定出给定对焊法兰毛坯的辗环进给速度和转速范围,在此范围内,通过给定毛坯外半径长大曲线,推出芯辊进给曲线,根据抱角不变原则,推出抱辊轨迹,制订了对焊法兰径向辗环工艺。(2)DN1000-1.6-M24-I型对焊法兰径向辗环数值模拟。根据以上辗环策略,进行对焊法兰径向辗环数值模拟,通过对无抱辊和有抱辊两种工况模拟分析比较,证明了抱辊的重要作用。通过有抱辊工况模拟,得到辗环过程中的等效应力、等效应变云图以及各辗辊力曲线。通过分析塑性变形的发生、发展过程,阐述辗环过程中出现的翘曲、充不满等缺陷产生的原因。总结金属流动规律,得出对焊法兰径向辗环过程中,毛坯颈部有向大端面流动趋势。(3)DN1000-1.6-M24-I型对焊法兰毛坯设计。以DN1000-1.6-M24-I型对焊法兰为对象,根据以上翘曲、充不满及金属流动分析,确定了毛坯设计原则,设计不同结构尺寸的四种毛坯方案。通过分析对焊法兰毛坯形状和尺寸对辗环成形质量的影响,得出金属轴向流动量越小越容易充满型腔。综合比较四种方案,金属型腔中的充满情况、辗辊力大小、翘曲情况、毛坯的制坯难易程度等,最终确定了一种较为理想的毛坯,为对焊法兰径向辗环毛坯设计提供依据和指导。
【关键词】：对焊法兰 径向辗环 数值模拟 毛坯设计
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306;TH136
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 主要符号说明10-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 对焊法兰12-16
• 1.1.1 对焊法兰特点及应用12-15
• 1.1.2 对焊法兰径向辗环原理及工艺15-16
• 1.2 塑性有限元法及软件平台16-17
• 1.3 国内外研究现状17-24
• 1.3.1 径向辗环工艺17-19
• 1.3.2 辗环过程数值模拟19-22
• 1.3.3 毛坯结构和尺寸设计22-24
• 1.4 课题来源与意义24
• 1.5 本文研究内容24-26
• 第二章 DN1000-1.6-M24-I型对焊法兰径向辗环工艺制订26-36
• 2.1 环件工艺分析26-28
• 2.1.1 锻件图设计26
• 2.1.2 辗扩比制订26-27
• 2.1.3 毛坯结构和尺寸确定27-28
• 2.2 辗环策略制订28-35
• 2.2.1 主辊运动28-29
• 2.2.2 芯辊运动29-33
• 2.2.3 抱辊运动33-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第三章 DN1000-1.6-M24-I型对焊法兰径向辗环数值模拟36-52
• 3.1 有限元分析模型36-39
• 3.1.1 几何模型36-37
• 3.1.2 材料参数37
• 3.1.3 单元类型与网格划分37-38
• 3.1.4 接触设置38-39
• 3.1.5 约束设置39
• 3.2 无抱辊工况分析39-42
• 3.2.1 多边形缺陷40-41
• 3.2.2 偏摆缺陷41-42
• 3.3 有抱辊工况分析42-51
• 3.3.1 变形分析42-43
• 3.3.2 辗辊力分析43-44
• 3.3.3 等效应力、应变分析44-47
• 3.3.4 金属流动分析47-48
• 3.3.5 缺陷分析48-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 DN1000-1.6-M24-I型对焊法兰毛坯设计52-64
• 4.1 毛坯设计原则52-53
• 4.2 毛坯设计方案53-56
• 4.3 数值模拟56-62
• 4.3.1 运动参数56-59
• 4.3.2 充满情况比较59
• 4.3.3 翘曲情况比较59-61
• 4.3.4 主辊辗环力比较61-62
• 4.4 合理毛坯确定62-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 附录72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 齐会萍;李永堂;华林;郭良刚;;环形零件辗扩成形工艺研究现状与发展趋势[J];机械工程学报;2014年14期

2 束学道;肖e，

本文编号：441755