超超临界P92钢挤压变形的模拟研究

发布时间：2021-05-19 09:39

　　北方重工业集团为国内生产P92管材的主要生产基地,其生产的P92管材因具有较高的强度、塑韧性、高温抗氧化性等,被广泛应用到热电锅炉的加热器、再热器、1000MW机组主蒸汽管道等四大管道零部件。P92管材通常采用挤压成形,故挤压成形质量直接影响产品的最终性能。通过软件模拟的方式可以以很低的成本实现对挤压产品的质量预测,利用模拟结果实现对生产的各个环节工艺参数进行制定和优化,缩短产品研发周期,提高产品最终质量,为我国自主研发高端材料产品,追赶世界先进水平提供活力。本文利用Deform软件,结合现场实际生产工艺条件,以现场生产的某一规格P92管材为研究对象,通过模拟挤压过程中管材金属的流动规律,揭示实际管材产品在挤压过程中的温度场、应力场、应变场、速度场、位移场等;另一方面,以对挤压过程成形质量影响的关键因素（模具锥角、摩擦系数、挤压温度、挤压速度）为变量,通过模拟分析关键因素对金属流动过程中温度场、应变场等的影响,为实际挤压过程中模具结构尺寸及挤压工艺参数的优化提供依据。本文中模拟过程中的环境参数及设备、模具、工件结构完全按照生产中的实际参数进行设定,通过与实际挤压力、温度等可测参数进行校... 

【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 文献综述
    1.1 P92无缝钢管概述
        1.1.1 P92钢的特点及应用范围
        1.1.2 P92厚壁无缝钢管生产技术及现状
    1.2 厚壁管热挤压成形工艺理论分析
        1.2.1 挤压变形特点
        1.2.2 挤压变形过程中的金属流动
        1.2.3 挤压变形过程中的挤压力
        1.2.4 厚壁P92钢挤压变形过程中存在的问题及措施
    1.3 DEFORM软件及其应用
        1.3.1 DEFORM软件的发展
        1.3.2 DEFORM软件的特点
        1.3.3 DEFORM软件的应用
    1.4 有限元理论在材料加工上的应用简介
    1.5 选题的目的和意义
2 研究过程及方案
    2.1 研究方案及技术路线
    2.2 模拟材料及规格
        2.2.1 坯料及模具的化学成分
        2.2.2 坯料和模具规格
    2.3 材料的特性参数
        2.3.1 材料的应力应变曲线
        2.3.2 材料的热力学参数
    2.4 有限元模型的建立
        2.4.1 几何模型
        2.4.2 基本参数设置
        2.4.3 模拟过程
3 挤压过程中P92管材的流动规律
    3.1 挤压过程中造成的成型缺陷
    3.2 挤压前P92管材的温降分析
    3.3 管材挤压过程整体模拟分析
    3.4 P92管材挤压过程中不同位置应力应变等分布规律
        3.4.1 挤压过程中温度场分析
        3.4.2 挤压过程中的应变场分析
        3.4.3 挤压过程中的应力场分析
        3.4.4 挤压过程挤压力分析
    3.5 P92管材挤压过程中金属流动规律研究
        3.5.1 金属流动的速度场分析
        3.5.2 金属流动的位移场分析
4 P92管材挤压模具结构参数的优化
    4.1 挤压模具锥角对挤压状态参数的影响
        4.1.1 模具锥角对位移场的影响
        4.1.2 模具锥角对速度场的影响
        4.1.3 模具锥角对等效应力的影响
        4.1.4 模具锥角对等效应变的影响
        4.1.5 模具锥角对挤压力的影响
        4.1.6 模具锥角对温度场的影响
    4.2 挤压模具的摩擦系数对挤压状态参数的影响
        4.2.1 摩擦系数对位移场的影响
        4.2.2 摩擦系数对速度场的影响
        4.2.3 摩擦系数对等效应力的影响
        4.2.4 摩擦系数对等效应变的影响
        4.2.5 摩擦系数对挤压力的影响
        4.2.6 摩擦系数对温度场的影响
5 挤压工艺参数对P92管材挤压状态参数的影响
    5.1 挤压比对挤压状态参数的影响
        5.1.1 挤压比对位移场的影响
        5.1.2 挤压比对速度场的影响
        5.1.3 挤压比对等效应力的影响
        5.1.4 挤压比对等效应变的影响
        5.1.5 挤压比对挤压力的影响
        5.1.6 挤压比对温度场的影响
    5.2 初始温度对挤压状态参数的影响
        5.2.1 初始温度对位移场的影响
        5.2.2 初始温度对速度场的影响
        5.2.3 初始温度对等效应力的影响
        5.2.4 初始温度对等效应变的影响
        5.2.5 初始温度对挤压力的影响
        5.2.6 初始温度对温度场的影响
    5.3 挤压速度对挤压状态参数的影响
        5.3.1 挤压速度对位移场的影响
        5.3.2 挤压速度对速度场影响
        5.3.3 挤压速度对等效应力的影响
        5.3.4 挤压速度对等效应变的影响
        5.3.5 挤压速度对挤压力的影响
        5.3.6 挤压速度对温度场的影响
结论
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[3]超超临界汽轮机转子用耐热钢研究进展[J]. 熊林敞,田仲良.  上海金属. 2018(01)
[4]12Cr1MoV厚壁钢管焊缝内部裂纹处理实例[J]. 刘昕颖,刘金秋,夏晓涛,李根,郝广庭.  华电技术. 2018(01)
[5]CAE软件在铝型材挤压模拟分析中的应用比较[J]. 曾文浩,魏刚,邓小亮,邹亮.  模具工业. 2017(04)
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[7]金属连续铸挤技术研究进展与发展趋势[J]. 曹富荣,温景林.  中国材料进展. 2013(05)
[8]基于DEFORM-3D的支撑销冷挤压成形数值模拟[J]. 段园培,张海涛,黄仲佳,余小鲁,陈哲.  热加工工艺. 2013(09)
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硕士论文
[1]P92耐热钢高温低应力下的蠕变性能研究[D]. 姜哲.天津理工大学 2018
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[3]基于空心铸坯P91钢热挤压理论分析与数值模拟[D]. 刘强.太原科技大学 2015
[4]T/P92新型铁素体耐热钢腐蚀行为研究[D]. 庞飞飞.长沙理工大学 2013
[5]P92钢表面Ni2Al3/Ni复合防护涂层的制备及其热稳定性机理研究[D]. 吴道洁.武汉科技大学 2012
[6]金属切削加工有限元仿真及薄壁件变形预测研究[D]. 钟小宏.南昌航空大学 2012
[7]H13模具钢热处理工艺优化及表面渗氮处理研究[D]. 郑小燕.中南大学 2008



本文编号：3195554