F91合金钢斜三通热挤压工艺及静态再结晶研究

发布时间：2017-04-13 22:14

  本文关键词：F91合金钢斜三通热挤压工艺及静态再结晶研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大型管件斜三通广泛应用于电力、石油、化工、机械制造、船舶、国防等领域,作为关键基础结构件要求在高温高压下仍具有优良的综合性能。目前生产斜三通的最佳工艺是挤压,但是国内对该项技术的研究还处在起步阶段,尚无系统研究。本文针对大型管件斜三通挤压工艺进行了模拟研究。F91钢是大型管件斜三通的首选材料。本文使用Gleeble-3500热模拟试验机对F91钢进行了单向热压缩实验,得到了F91钢的基础材料数据,然后结合金相实验分析了变形温度、应变速率、变形量和保温时间对F91钢晶粒演变的影响规律:变形温度升高,F91钢发生静态再结晶的速率也随之增加;F91钢发生热变形后,在同一保温时间间隔内发生静态再结晶的体积分数随着应变速率的升高而增加;变形量增大,F91钢在热变形后保温过程中发生静态再结晶的速率增加,变形量越大,静态再结晶发生得越完全;发生变形时的温度越高,变形后的保温时间越长,发生静态再结晶的速率越快。以Avrami方程为基础,结合等温压缩实验和金相实验,统计回归得出F91钢的静态再结晶数学模型。本文通过对不同镦粗工件高度的斜三通挤压成形过程进行数值模拟得到:镦粗工件高度为780mm-690mm时,斜三通成形件两侧存在较大的高度差;镦粗工件高度为680mm-640mm时,斜三通成形件两侧的高度差很小,成形件的外形尺寸满足要求;镦粗工件高度为630mm-610mm时,斜三通成形件两侧的高度差变大;镦粗工件高度为600mm时,斜三通成形件出现了明显的缺陷。因此,镦粗工件高度为680mm-640mm时,斜三通成形件的外形尺寸比较符合要求,镦粗工件高度为660mm时,斜三通成形件两侧的高度差最小,为5.57mm。进行1:1的挤压试验,得到镦粗、反挤压和穿孔工步的成形载荷分别为2.87E+07N、3.45E+07N和2.98E+07N,与模拟结果相对比,发现模拟值与试验值基本吻合,二者的最大相对误差小于10%。验证了工艺方案的合理性,模具结构满足要求,对指导生产有一定的借鉴作用。
【关键词】：F91钢 镦粗 挤压 静态再结晶 数值模拟 工艺试验
【学位授予单位】：机械科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG376.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.1.1 课题研究背景10-11
• 1.1.2 课题研究的意义11-12
• 1.2 国内外研究现状分析12-14
• 1.2.1 国外研究现状分析12
• 1.2.2 国内研究现状分析12-14
• 1.3 金属热塑性的影响因素与研究方法14
• 1.3.1 金属热塑性变形因素14
• 1.3.2 金属热塑性的研究方法14
• 1.4 金属材料的静态再结晶14-16
• 1.4.1 静态再结晶发生的条件14-15
• 1.4.2 影响静态再结晶的因素15
• 1.4.3 静态再结晶模型15-16
• 1.5 有限元模拟技术在金属塑性成形中的应用16-17
• 1.5.1 有限元法16
• 1.5.2 刚塑性有限元法16-17
• 1.6 本文的研究目标及内容17-18
• 第二章 F91合金钢的热模拟实验研究18-22
• 2.1 等温压缩实验研究18-20
• 2.1.1 实验条件18-19
• 2.1.2 实验方法19-20
• 2.2 金相实验条件与方案20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 F91钢的静态再结晶22-41
• 3.1 变形温度对静态再结晶显微组织的影响22-23
• 3.2 应变速率对静态再结晶显微组织的影响23-25
• 3.3 变形量对静态再结晶显微组织的影响25-28
• 3.4 保温时间对静态再结晶显微组织的影响28-32
• 3.5 静态再结晶动力学32-39
• 3.5.1 静态再结晶动力学模型建立33-39
• 3.6 本章小结39-41
• 第四章 斜三通挤压成形工艺数值模拟41-64
• 4.1 挤压力的影响41
• 4.2 斜三通热挤压成形工艺数值模拟研究41-44
• 4.2.1 有限元模型的建立42-43
• 4.2.2 数值模拟方案43-44
• 4.3 模拟结果与分析44-62
• 4.3.1 镦粗工件高度对成形件的影响44-50
• 4.3.2 温度场分布情况50-57
• 4.3.3 等效应力分布情况57-59
• 4.3.4 载荷-时间曲线59-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第五章 斜三通挤压工艺的试验研究64-71
• 5.1 试验方案制定64-67
• 5.1.1 试验设备65-66
• 5.1.2 试验方案66-67
• 5.1.3 试验参数67
• 5.2 斜三通挤压工艺实验过程67-68
• 5.3 结果与分析68-69
• 5.4 本章小结69-71
• 第六章结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 在学期间发表的学术论文和参加的科研情况78

【参考文献】

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本文编号：304594