径向锻造P91厚壁管材工艺的数值模拟与研究

发布时间：2017-11-03 08:39

  本文关键词：径向锻造P91厚壁管材工艺的数值模拟与研究

  更多相关文章： 径向锻造 P91钢 数值模拟 锤头结构 正交试验

【摘要】：高强度合金钢和不锈钢等金属厚壁无缝钢管因其良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力,被广泛的应用在电力、化工、石油、机械制造、船舶和国防等领域中,其工作条件和受力情况繁重而且复杂。因此,提高厚壁无缝钢管的质量,保证其运行过程中的安全性和可靠性,对厚壁无缝钢管的生产技术进步以及国民经济的发展具有非常重要的意义。本文将材料P91(10Cr9Mo1VNb)的优点与径向锻造的优点结合起来,径锻出性能优越的厚壁无缝钢管来满足市场的需求。本论文运用有限元模拟软件DEFORM-3D对P91厚壁无缝钢管的径向锻造过程进行数值模拟与研究分析,在DEFORM中建立了P91材料数据库。通过研究不同锤头结构对径向锻造工艺的影响,发现锤头的结构严重影响锻件的质量,选择带有压入角的锤头时,锻出的锻件表面质量最好,同时锻件的应力、应变分布也最均匀。然后通过单因素法确定了主要工艺参数范围,选择共经两个道次对坯料进行径向锻造,达到外径Φ425mm,壁厚82mm的要求。设置两道次径向压下量均为25mm。最后对锤头压入角、锤头整形段长度、锤头打击频率、单次旋转角度和轴向送进量五个因素进行正交试验分析,以径向成形力和壁厚为优化目标确定了最佳工艺参数。对径向成形载荷而言,最佳工艺参数为:锤头压入角为20°、锤头整形段长度为400mm、锤头打击频率为160次/min、单次旋转角度为38°、轴向送进量为50mm。对壁厚而言,最佳工艺参数是:锤头压入角为10°、锤头整形段长度为500mm、锤头打击频率为200次/min、单次旋转角度为25°、轴向送进量为50mm。
【关键词】：径向锻造 P91钢 数值模拟 锤头结构 正交试验
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG316
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题研究的背景7-8
• 1.2 径向锻造技术研究现状8-10
• 1.2.1 径向锻造技术国外研究现状8-9
• 1.2.2 径向锻造技术国内研究现状9-10
• 1.3 P91 钢的概述10-11
• 1.3.1 P91 钢的成分及性能10-11
• 1.3.2 P91 钢的应用11
• 1.4 课题的意义、目的及研究内容11-13
• 1.4.1 课题的意义和目的11-12
• 1.4.2 课题的研究内容12-13
• 第二章 径向锻造成形理论基础13-18
• 2.1 径向锻造工作原理13
• 2.2 径向锻造的特点及应用13-14
• 2.2.1 径向锻造的特点13-14
• 2.2.2 径向锻造的应用14
• 2.3 径向锻造的工艺参数14-16
• 2.4 径向锻造设备简介16-18
• 2.4.1 径向锻造设备分类16
• 2.4.2 国内径向锻造设备的发展16-18
• 第三章 有限元理论及有限元模型的建立18-25
• 3.1 有限元理论简介18-21
• 3.1.1 有限元法的基本思想18-19
• 3.1.2 刚粘塑性有限元法19-21
• 3.2 DEFORM-3D软件介绍21-22
• 3.3 有限元模型的建立22-25
• 3.3.1 P91 材料模型的建立22-24
• 3.3.2 几何模型的建立24-25
• 第四章数值模拟及结果分析25-47
• 4.1 径向锻造锤头形状及尺寸的确定25-34
• 4.1.1 数值模拟方案确定26-28
• 4.1.2 前处理28-29
• 4.1.3 后处理及结果分析29-34
• 4.2 主要工艺参数的确定34-39
• 4.2.1 径向压下量的确定35-36
• 4.2.2 轴向送进量的确定36-38
• 4.2.3 单次旋转角度的确定38-39
• 4.3 正交试验优化过程39-45
• 4.3.1 正交试验简介40
• 4.3.2 正交试验的设计40-42
• 4.3.3 正交试验结果分析42-45
• 4.4 本章小结45-47
• 第五章 生产试验研究47-50
• 5.1 P91 厚壁无缝钢管径向锻造的生产试验47-48
• 5.2 过程及结果分析48-49
• 5.3 本章小结49-50
• 结论50-51
• 参考文献51-54
• 致谢54

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本文编号：1135472