基于TP2铜管材性能控制的拉拔工艺研究

发布时间：2017-08-08 11:15

  本文关键词：基于TP2铜管材性能控制的拉拔工艺研究

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【摘要】：TP2铜含有0.015%~0.040%的P,具有良好的导热、抗磁和抗腐蚀性,是生产铜管的理想材料。游动芯头拉拔是铜管加工的一道关键工序,具有成品率和生产效率高、管材长度不受限制、单道次变形量大等特点。随着消费者对铜管要求的提高,以及铜管行业进入攻坚阶段,客观要求不断提高加工效率,提高产品质量和保证精度,因此有必要研究现有拉拔工艺,做出适当调整,以优化工艺。该课题对Φ9.52×0.75mm铜管材拉拔工序展开研究。首先,本文分析了游动芯头拉拔工艺的特点,应用双递减法设计拉拔工艺,并结合实际生产经验修订设计值,确定管材拉拔工艺。其次,进行了热拉伸和室温拉伸实验。绘制了TP2铜管延伸率和屈服强度随应变速率、温度的变化曲线;依据各个道次管材常温拉伸实验,绘制出TP2铜管材力学性能与加工率关系曲线;进而得到软化和硬化综合作用曲线。再次,在软化和硬化曲线的基础上,应用有限元分析软件MSC.Marc对拉拔工艺进行了数值模拟与优化。模拟结果显示,对管材尺寸精度和拉拔应力的影响强弱依次为拉拔速度、摩擦系数、拉拔模具锥角,其最优值分别为2.6667m/s、0.05和13°;对原三联拉工序进行优化,总变形量由72.92%增大到75.95%,各道次变形温度会有增加,前两道次拉拔应力略有增加,第三道次应力反而降低。最后,基于TP2铜管材性能控制进行了退火热处理实验。保温时间1h,退火温度从200℃增加到600℃,管材的强度和硬度逐渐降低,延伸率升高,400℃为完全再结晶温度,其力学性能和组织形貌有明显变化。不同保温时间退火,300℃时,管材组织和力学性能无明显变化;400℃保温30min,力学性能明显变化;500℃下退火,随着保温时间增加,强度和硬度变化较小,而延伸率不断提高。
【关键词】：TP2铜管 游动芯头拉拔工艺 数值模拟 实验验证 退火热处理
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG359
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 TP2铜的化学成分及用途12
• 1.3 拉拔工艺的研究现状12-15
• 1.3.1 国内研究现状12-14
• 1.3.2 国外研究现状14-15
• 1.4 管材拉拔工艺15-17
• 1.4.1 水平连铸连轧工艺特点15-16
• 1.4.2 管材拉拔工艺设备16-17
• 1.5 有限元法在拉拔工艺中的应用17-18
• 1.5.1 有限元基础17
• 1.5.2 有限元法在拉拔工艺中的应用17-18
• 1.6 课题的主要研究内容及意义18-20
• 1.6.1 课题的主要研究内容18-19
• 1.6.2 课题的研究意义19-20
• 第2章 游动芯头拉拔工艺制定20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 游动芯头拉拔管材的基本条件20-23
• 2.2.1 拉拔过程的建立20-21
• 2.2.2 芯头受力平衡21
• 2.2.3 稳定拉管的基本条件21-22
• 2.2.4 游动芯头轴向位置分析22-23
• 2.3 拉拔工艺的制定23-31
• 2.3.1 双递减法设计拉拔工艺23-27
• 2.3.2 拉拔工艺计算系统的建立27-28
• 2.3.3 实际拉拔工艺的制定28-29
• 2.3.4 拉拔模具设计29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 TP2铜管材软化和硬化曲线建立32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 TP2铜管材软化曲线32-35
• 3.3 TP2铜管材加工硬化曲线35-39
• 3.3.1 力学性能实验35-38
• 3.3.2 实验结果分析38-39
• 3.4 软化和硬化共同作用曲线39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 拉拔工艺有限元模拟41-64
• 4.1 引言41
• 4.2 模拟典型问题的处理41-44
• 4.2.1 模拟接触边界条件的处理41-43
• 4.2.2 拉拔成形模拟材料库的二次开发43-44
• 4.3 最优工艺参数模拟研究44-51
• 4.3.1 拉拔模型的建立44-45
• 4.3.2 各个参数对轴向应力和管材尺寸影响分析45-48
• 4.3.3 正交模拟实验48-50
• 4.3.4 最优工艺参数的模拟结果分析50-51
• 4.4 三联拉工艺优化模拟研究51-58
• 4.4.1 有限元模型的建立52
• 4.4.2 物理参数设置52-53
• 4.4.3 工艺方案优化53-54
• 4.4.4 温度场分析54-56
• 4.4.5 应力场分析56-58
• 4.5 Φ9.52×0.75mm管材拉拔工艺研究58-61
• 4.5.1 TP2铜管和拉拔模具模型的建立58-59
• 4.5.2 模拟结果分析59-61
• 4.6 TP2铜管材性能极限控制61-62
• 4.7 本章小结62-64
• 第5章 拉拔工艺实验验证64-74
• 5.1 引言64
• 5.2 三联拉工艺优化实验验证64-71
• 5.2.1 变形温度分析64-66
• 5.2.2 力学性能分析66-68
• 5.2.3 金相组织分析68-71
• 5.3 轴向应力计算71-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第6章 退火热处理对TP2铜管材性能的影响74-90
• 6.1 不同退火温度对TP2铜管材组织、性能影响74-81
• 6.1.1 热处理工艺74-75
• 6.1.2 退火金相组织研究75-78
• 6.1.3 力学性能实验78-81
• 6.2 不同保温时间对TP2铜管材组织、性能影响81-89
• 6.2.1 退火工艺制定81-82
• 6.2.2 不同保温时间对TP2铜管材组织影响82-87
• 6.2.3 不同保温时间对TP2铜管力学性能影响87-89
• 6.3 本章小结89-90
• 结论90-91
• 参考文献91-96
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果96-97
• 致谢97-98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 刘明霞，阮峰，黎厚芳，，朱均;拉拔成形的弹塑性有限元分析[J];锻压机械;1996年03期

2 樊立奎;不锈钢薄壁小直径管材拉伸加工的研究与应用[J];钢管;2000年04期

3 权国政;周杰;佟莹;;铝合金圆管两道次拉拔成矩形管的有限元模拟[J];机械工程材料;2008年07期

4 堀茂德;赵镛浩;;铜合金新的退火硬化现象[J];金属热处理学报;1990年03期

5 徐仲安,王天保,李常英,暴丽艳,马青梅,苗玉宁;正交试验设计法简介[J];科技情报开发与经济;2002年05期

6 杨树恒;王芳;刘劲松;;游动芯头多道次拉拔加工率对TP2铜管材力学性能的影响研究[J];沈阳理工大学学报;2013年03期

7 潘柏松;龚惠玲;刘红;;基于正交试验法的注塑工艺多目标优化设计[J];浙江工业大学学报;2007年03期

8 刘光汉;;铝合金盘管游动芯头拉伸[J];有色金属加工;1995年05期

本文编号：639694