套管头多向模锻成形工艺研究

发布时间：2017-09-13 08:37

  本文关键词：套管头多向模锻成形工艺研究

  更多相关文章： 套管头 锻态42CrMo钢 多向模锻 数值模拟 成形工艺

【摘要】：井口装置是石油开采行业中至关重要的设备,而套管头则是连接井口和套管间的关键装置。随着工业技术的飞速发展,石油资源供不应求和开采率低的现状,对套管头的质量和需求量也提出了更高层次的要求。因此,在套管头生产过程中,提高材料利用率和零件生产效率,降低生产成本,并改善锻件力学性能,显得尤其迫切。本文首先介绍了国内外阀体锻件的研究现状和多向模锻工艺的发展历程,利用热力模拟试验装置获得锻态42CrMo钢的真应力-应变曲线,转成Key文件导入Deform-3D中作为工件的模拟材料,研究该材料高温变形过程的本构方程。分别针对单、双套管头锻件形状结构和多向模锻特点制定加工工艺路线,并拟定多种多向模锻成形方案,通过UG建立三维模型,导入Deform软件进行有限元模拟。通过分析各个方案中套管头锻件成形效果、缺陷成因和成形力等因素,分别优选并确定单、双法兰套管头锻件合理的成形道次、模具结构、坯料尺寸和模具加载方式,最终获得两种锻件各自的最优成形方案,在尽量保证成形力小、模具使用寿命高和金属流线分布合理的情况下,能够有效避免折叠、充不满和毛刺等缺陷。研究最优方案中套管头锻件成形过程中典型时刻的应变场、温度场、金属流动速度场、模具时间-载荷和模具应力的变化规律,来进一步验证最优方案的可靠性和安全性。通过软件模拟分析上述内容,分别得出一种适合单、双套管头锻件的新型生产工艺,并总结成形道次、模具结构、坯料尺寸和模具加载路径的优缺点和规律,为工厂利用多向模锻工艺实际生产类似套管头提供了理论依据和参考指导。
【关键词】：套管头 锻态42CrMo钢 多向模锻 数值模拟 成形工艺
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG316
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 套管头介绍11
• 1.2 阀体类零件国内外研究现状11-12
• 1.3 多向模锻成形技术在国内外的发展历程12-14
• 1.4 数值模拟在锻造领域的应用14-15
• 1.5 课题研究的主要内容15-16
• 1.6 本章小结16-18
• 第二章 锻态 42CrMo钢试样制备及热变形行为研究18-28
• 2.1 实验设备Gleeble-1500D热力模拟机的简介18-19
• 2.2 实验方法19-21
• 2.2.1 试样制备19
• 2.2.2 高温热压缩实验19-21
• 2.3 实验结果与分析21-27
• 2.3.1 应力-应变曲线21-22
• 2.3.2 热压缩实验金相图22
• 2.3.3 高温塑性本构方程的确定22-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 单法兰套管头多向模锻成形工艺28-46
• 3.1 多向模锻成形工艺分析28-30
• 3.1.1 分模面28
• 3.1.2 余量与公差28-29
• 3.1.3 圆角半径29
• 3.1.4 拔模斜度29
• 3.1.5 连皮设计29
• 3.1.6 坯料体积选择29-30
• 3.2 单法兰套管头多向模锻有限元模型建立30-33
• 3.2.1 锻件结构特点及有限元模型建立30-31
• 3.2.2 多向模锻挤压力和合模力的计算31-32
• 3.2.3 参数设置32-33
• 3.3 有限元模拟结果分析33-38
• 3.3.1 模具结构对成形的影响33-35
• 3.3.2 坯料尺寸对成形的影响35-36
• 3.3.3 模具加载路径对成形的影响36-38
• 3.4 最佳工艺模拟结果分析38-44
• 3.4.1 等效应变分析38-39
• 3.4.2 温度场分析39-41
• 3.4.3 金属流动分析41-42
• 3.4.4 时间-载荷分析42-43
• 3.4.5 模具应力分析43-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 双法兰套管头多向模锻成形工艺46-62
• 4.1 多向模锻成形工艺分析46
• 4.2 双法兰套管头多向模锻有限元模型建立46-48
• 4.2.1 锻件结构特点及有限元模型建立46-47
• 4.2.2 多向模锻挤压力和合模力的计算47
• 4.2.3 参数设置47-48
• 4.3 数值模拟结果分析48-54
• 4.3.1 成形道次对成形的影响48-49
• 4.3.2 模具结构对成形的影响49-51
• 4.3.3 坯料尺寸对成形的影响51-52
• 4.3.4 模具加载路径对成形的影响52-54
• 4.4 最佳工艺模拟结果分析54-59
• 4.4.1 等效应变分析54-55
• 4.4.2 温度场分析55-56
• 4.4.3 金属流动分析56-57
• 4.4.4 时间-载荷分析57-58
• 4.4.5 模具应力分析58-59
• 4.5 本章小结59-62
• 第五章 结论与展望62-64
• 5.1 结论62
• 5.2 展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文70-71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 任运来;牛龙江;曹峰华;任杰;;多向模锻工艺与设备的发展[J];上海电机学院学报;2014年03期

2 郭强;刘郁丽;杨合;;带阻尼台叶片多向模锻过程场量分布规律研究[J];材料科学与工艺;2010年02期

3 邱积粮;;多向模锻工艺[J];机械工人;1983年09期

4 徐吉生;高压三通多向模锻水平冲头翘曲成因分析[J];燕山大学学报;2003年02期

5 支凤春,谢云岫,刘宪文;国外多向模锻设备[J];一重技术;1995年04期

6 汪宇;刘郁丽;杨合;郭强;;带阻尼台叶片多向模锻过程温度分布研究[J];精密成形工程;2010年04期

7 夏巨谌,肖景容;管接头多向模锻工艺及装置的运动受力分析[J];华中工学院学报;1987年S1期

8 靳辅安;苏升贵;高新;古奇;任鸿斌;;多向模锻[J];新技术新工艺;1984年04期

9 王太刚;;一重集团公司两千吨多向模锻工业性试验项目通过鉴定[J];一重技术;1997年02期

10 林峰;张磊;孙富;刘永前;李改华;张人佶;;多向模锻制造技术及其装备研制[J];机械工程学报;2012年18期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 李琦;薛克敏;袁美玲;李萍;;非等径大型三通阀体多向模锻热力耦合数值模拟[A];2008年安徽省科协年会机械工程分年会论文集[C];2008年

2 董传勇;薛克敏;赵茂俞;袁美玲;;接套体多向模锻工艺及模具设计[A];第3届全国精密锻造学术研讨会论文集[C];2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 张家伟;带主法兰三通阀体多向模锻成形工艺研究[D];燕山大学;2015年

2 郭峰;套管头多向模锻成形工艺研究[D];太原科技大学;2015年

3 孟庆莹;核电泵壳多向模锻成形工艺研究[D];燕山大学;2014年

4 史士鹏;P91典型件多向模锻工艺数值模拟研究[D];燕山大学;2014年

5 于栓栓;6.5MN多向模锻液压机本体结构设计与分析[D];燕山大学;2014年

6 陈亚;一万吨多向模锻水压机生产操作自学习控制系统[D];中南大学;2008年

7 田会然;800MN多向模锻液压机本体结构设计及分析[D];燕山大学;2005年

，

本文编号：842638