小弯头铜管制备工艺及塑性成形规律研究
本文关键词：小弯头铜管制备工艺及塑性成形规律研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：管材向着轻量化、高强度、高韧性和低消耗发展,出现了新材料、不同截面形状和规格尺寸管材。紫铜具有良好的导热性导电性,优秀的延展性和耐蚀性,因此,空调制冷行业普遍使用铜管。管材弯曲加工成形是一个非线性多因素耦合的复杂过程,加工时容易出现内侧起皱、外侧弯裂、截面椭圆化和回弹缺陷。除弯曲工艺外,铜管自身的状态(如硬度大小、壁厚均匀性和各向异性等)也是引发弯曲缺陷出现的原因。为实现小弯头管的稳定弯曲成形,从铜管的盘拉、退火、绕弯三方面进行了研究。首先,对铜管盘拉工艺进行优化,并分析了铜管组织演变规律;其次,分析了盘拉铜管退火组织及性能的变化规律;最后,对小弯头管绕弯成形进行数值模拟,分析了工艺参数对管材成形的应力、应变、壁厚和截面形状的影响规律。铜管盘拉成形研究表明:采用ZBL法制定的盘拉工艺,其道次的延伸系数分配更均匀且符合塑性加工规律;盘拉组织沿拉伸方向呈纤维状,并随盘拉的继续纤维变细;盘拉时稳定存在有高斯织构、铜型织构和过渡S织构,而{135}型织构、立方织构和再结晶织构盘拉时不稳定,逐渐向稳定型织构转换;盘拉过程中铜管硬度变化情况和不稳定型织构变化情况一致,硬度与织构分布存在密切联系。铜管的退火研究发现:铜管在460℃/30min退火时就已经发生再结晶;相同退火时间条件下,退火温度的升高将导致铜管的抗拉强度和塑性降低;同一退火温度,延长退火时间对材料抗拉强度影响不大,延伸率随时间延长有所上升;退火温度对铜管性能的影响更为显著;退火后管材存在孪晶织构、过渡Q和R型织构和不稳定的立方织构的织构。绕弯模拟及分析工作表明:小弯头管弯曲时应选择芯棒直径为5.90mm,芯棒伸出量为-2.5mm较为合适;弯曲芯棒伸出量是影响管材的壁厚的主要影响因素,芯棒伸出量值越大时,管材外侧减薄越大,内侧管壁出现弯曲褶皱的情况越严重,而芯棒大小对管材成形质量的影响较小;材料种类和管材壁厚大小对弯曲成形质量几乎没有影响。最终,通过上述实验研究,生产了优良品质的小弯头管。
【关键词】：小弯头管 退火 盘拉 绕弯成形 有限元模拟
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.11;TG306
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 第一章 绪论9-21
- 1.1 引言9-10
- 1.2 弯曲加工成形原理及其分类10-14
- 1.2.1 弯曲成形原理分析10-12
- 1.2.2 管材弯曲成形分类12-14
- 1.3 管材成形研究现状14-19
- 1.3.1 铜管的盘拉15-16
- 1.3.2 铜管的退火16
- 1.3.3 管材绕弯成形16-19
- 1.4 课题来源和主要研究内容19-21
- 1.4.1 课题来源及研究目标19
- 1.4.2 研究内容19-21
- 第二章 研究方案21-25
- 2.1 研究对象21
- 2.2 研究方案21-23
- 2.3 研究方法23-25
- 2.3.1 金相观察与晶粒尺寸23
- 2.3.2 织构测试23-24
- 2.3.3 力学性能测定24
- 2.3.4 有限元模拟分析24-25
- 第三章 TP2铜管盘拉成形组织、性能及工艺优化研究25-32
- 3.1 引言25
- 3.2 盘拉铜管组织25-30
- 3.2.1 铜管盘拉显微组织25-28
- 3.2.2 铜管盘拉的织构演变28-30
- 3.3 盘拉铜管性能30
- 3.4 本章小结30-32
- 第四章 TP2铜管退火组织、性能与工艺优化研究32-44
- 4.1 引言32
- 4.2 TP2铜管再结晶退火工艺的组织与性能32-36
- 4.2.1 再结晶退火显微组织32-34
- 4.2.2 TP2铜管再结晶退火的性能34-36
- 4.3 TP2铜退火过程组织与力学性能演变36-43
- 4.3.1 TP2退火过程的显微组织36-39
- 4.3.2 TP2铜管退火织构分析39-42
- 4.3.3 力学性能演变42-43
- 4.4 本章小结43-44
- 第五章 小弯头管绕弯分析及模拟研究44-59
- 5.1 引言44
- 5.2 小弯头管的绕弯过程44-45
- 5.3 小弯头管的绕弯工艺模拟45-56
- 5.3.1 小弯头管绕弯成形有限元模型45-47
- 5.3.2 小弯头管绕弯工艺模拟结果分析47-56
- 5.4 材料参数和几何参数对绕弯的影响分析56-58
- 5.4.1 不同材料的绕弯模拟分析56-57
- 5.4.2 不同管壁厚度管材的绕弯模拟分析57-58
- 5.5 小弯头管绕弯生产验证58
- 5.6 本章小结58-59
- 第六章 结论59-60
- 参考文献60-63
- 致谢63-64
- 攻读学位期间的研究成果64-65
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