热推制45号钢弯头成形工艺的研究

发布时间：2017-09-15 23:22

  本文关键词：热推制45号钢弯头成形工艺的研究

  更多相关文章： 热推弯 感应加热 芯棒设计 有限元模拟

【摘要】：近年来,随着船舶和石化、燃气等行业的发展,作为液体、气体的输送管道的弯管得到了广泛的应用。管材在弯曲时,由于管壁内侧和外侧受力性质的不同,导致管壁内外侧承载压力不同。弯头作为管道系统弯曲时主要的连接件之一,关系到整个系统的安全运行,因此弯头的结构设计十分重要。提高弯头的成形制造水平和生产率是管件生产企业加快关键技术改造步伐的主要内容。通过使用ABAQUS有限元仿真软件的数值模拟,并结合试验验证的方法对弯头的热推制成形过程进行了系统的模拟,根据模拟结果提出最佳的成形工艺参数,并分析了这些工艺参数(如推制温度、推制速度、摩擦系数)对成形过程的影响程度。主要研究的内容和结果如下：(1)采用渐开线的变异作为芯棒扩径成形段的中轴线,其主要的设计思想是由无限大曲率半径逐渐减小到整形段曲率半径,这样有利于扩径过程中金属的流动,使弯头内弧金属材料能够充分流向外弧,从而避免了传统工艺变形时弯头外侧受拉减薄、内侧受压增厚的壁厚不均匀现象,保证了外径的圆度和壁厚的均匀性。(2)采用控制变量法对中轴线的设计进行优化,选取最优的设计进行模拟。(3)通过有限元模拟软件Abaqus并结合正交试验法对不同工艺参数下弯头的热推制成形过程进行了模拟。模拟结果表明：推制温度过高会导致管坯容易起皱,过低会导致开裂。在本文中,采取温度为700℃,在合适的推制速度下管材是处于理想的弹塑性状态的,弯头的厚度基本保持不变；正交试验中,温度分布均匀,推制速度不影响温度场的分布。推制速度较慢时,能够为金属的流动提供充分的时间,提高了壁厚的均匀性；但在实际的工业生产中,推制速度过慢又会增加生产周期,降低生产效率,因此需要同时考虑两者之间的关系,既要保证生产效率,也要提高弯头的成形质量,以此为标准来选择适宜的推制速度；管坯和芯棒之间的摩擦系数和实际的工作环境有关,摩擦系数的增大,使得管壁内侧金属和芯棒之间的摩擦力变大,管壁内侧变厚；摩擦力的增大也能约束金属的流动,在一定程度上保证了壁厚的均匀性。(4)在推制机上进行实验,统计实际生产的弯头壁厚与模拟结果进行对比,发现实验结果与有限元模拟结果壁厚差在合理范围之内,进一步验证了模拟结果的正确性。通过以上的研究得出了热推制弯头成形过程中工艺参数对弯头成形的影响程度,并利用渐开线的变异作为中轴线的设计,避免了传统工艺变形时弯头内侧变厚,外侧减薄的壁厚不均匀现象；通过实验进一步了解了弯头壁厚的成形情况,也验证了本文所采用的有限元分析模型的正确性,为弯头成形工艺提供了一种新的研究方法。
【关键词】：热推弯 感应加热 芯棒设计 有限元模拟
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 引言14-15
• 1.2 国内外相关研究现状15-20
• 1.2.1 成形工艺的研究15-17
• 1.2.2 芯棒设计的研究17-18
• 1.2.3 感应加热的研究18-19
• 1.2.4 有限元方法的使用19-20
• 1.3 课题来源及主要研究内容20-21
• 1.4 本章小结21-22
• 第二章 中频热推弯头的工艺过程和特点22-32
• 2.1 扩径弯曲时弯头的变形特点22-23
• 2.2 弯曲后最大最小壁厚的计算23-25
• 2.3 热推制成形工艺25-30
• 2.3.1 中频感应加热26-28
• 2.3.2 中频热推制弯头的工艺流程及存在的问题28-30
• 2.4 热推制成形工艺的特点30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 热推制弯头芯棒的设计和制作32-39
• 3.1 芯棒的设计32-37
• 3.1.1 芯棒中轴线的设计33-37
• 3.2 芯棒材料的选择37-38
• 3.3 芯棒的加工方法38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 热推制弯头成形过程的数值模拟39-55
• 4.1 有限元法及软件介绍39-40
• 4.2 材料模型40-46
• 4.2.1 Von.Mises屈服准则41
• 4.2.2 刚塑性有限元法41-42
• 4.2.3 材料属性的定义42-46
• 4.3 接触模型46-48
• 4.4 摩擦模型48-49
• 4.5 有限元模型的建立49-52
• 4.6 有限元模型温度的设定及推制速度的施加52-54
• 4.7 本章小结54-55
• 第五章 热推制弯头成形过程的结果分析55-70
• 5.1 等效应力分布规律55-57
• 5.2 等效应变分布规律57
• 5.3 芯棒中轴线的优化57-60
• 5.4 不同工艺参数对弯头成形的影响60-68
• 5.4.1 正交试验的原理61
• 5.4.2 主要影响因素的选取61-62
• 5.4.3 正交表的设计及实验结果62-63
• 5.4.4 试验结果分析63-67
• 5.4.5 工艺参数对弯头成形的影响分析67-68
• 5.5 实验验证68-69
• 5.6 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-76
• 攻读学位期间发表的学术论文76-78
• 致谢78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;2008中国材料研讨会材料成形新技术与设备分会第1轮通知[J];锻压技术;2008年03期

2 B.Piller;金智才;;成形针织物的生产工艺和产品现状及发展趋势[J];国外纺织技术(针织及纺织制品分册);1982年18期

3 谭平宇;回转对称形零件的劈镦成形工艺[J];模具工业;1988年12期

4 赵孟涛;上横臂体成形工艺及成形缺陷分析[J];模具工业;2002年06期

5 阴子健;;“凸背T铁”成形工艺的改进[J];金属成形工艺;2003年01期

6 张淑杰;;锻压成形工艺与装备特别策划专辑[J];机械工人;2006年06期

7 喻晨曦;;零件合体成形工艺的应用[J];金属加工(热加工);2009年07期

8 马皓生;李达;胡川;;伞形体快速温挤成形工艺研究[J];金属加工(热加工);2009年19期

9 叶庆荣;;钳坯少无切屑新成形工艺的试验研究[J];锻压技术;1986年01期

10 李宝玲 ,朱福山;玻璃钢的湿法成形工艺[J];玻璃纤维;1989年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 谭双泉;高强;李娟;孙文博;张增强;;大电流导体复合式气焊接成形工艺的研究与应用(摘要)[A];2010全国机电企业工艺年会《上海电气杯》征文论文集[C];2010年

2 赵宝民;江开勇;顾永华;;分段沉积雕铣成形工艺及材料研究[A];福建省科协第四届学术年会——提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年

3 赵宝民;江开勇;顾永华;;分段沉积雕铣成形工艺及材料研究[A];福建省科协第四届学术年会提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年

4 王维德;;挡油圈成形工艺及模具设计[A];塑性加工技术文集[C];1992年

5 张星;张治民;李保成;;温挤成形齿轮组织性能研究[A];第八届全国塑性加工学术年会论文集[C];2002年

6 吴坚;;无支撑板材数字化渐进成形工艺研究[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年

7 钱健清;高霖;;数控渐进成形技术现状及发展前景[A];2014年全国钢材深加工研讨会论文集[C];2014年

8 韩英淳;;采用复合成形工艺用管坯制造整体无缝汽车后桥壳[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年

9 雷丽萍;曾攀;方刚;;塑性微成形技术及其工艺特点分析[A];第八届全国塑性加工学术年会论文集[C];2002年

10 周朝辉;曹海桥;吉卫;;厚壁圆筒件成形工艺及有限元模拟[A];中国工程物理研究院科技年报（2002）[C];2002年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 本报记者 王斌　通讯员 张庆芳;数字化成形——技术发达国家的企盼[N];中国工业报;2009年

2 中国锻压协会“头脑风暴”专家库第二届首席专家 李森;对接先进成形工艺是中国锻压装备产业转型升级的方向[N];中国工业报;2014年

3 中航工业制造所 黄遐;成形/成性一体化壁板制造技术——蠕变时效成形[N];中国航空报;2014年

4 曾元松;航空钣金成形技术研究应用现状与发展建议[N];中国航空报;2013年

5 中航工业制造所 李怀学;激光精密增材成形技术：打开“设计束缚”枷锁的钥匙[N];中国航空报;2013年

6 方义;高精度液压机[N];中国乡镇企业报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 麦建明;奥氏体不锈钢电辅助压印成形工艺建模与实验研究[D];上海交通大学;2014年

2 李丽华;搅拌摩擦渐进成形中板料局部温升特性研究[D];青岛科技大学;2016年

3 王志坚;装备零件激光再制造成形零件几何特征及成形精度控制研究[D];华南理工大学;2011年

4 邱立;脉冲强磁场成形制造技术研究[D];华中科技大学;2012年

5 张琦;金属板材多点“三明治”成形的数值模拟及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

6 熊俊;多层单道GMA增材制造成形特性及熔敷尺寸控制[D];哈尔滨工业大学;2014年

7 彭林法;微/介观尺度下薄板成形建模分析与实验研究[D];上海交通大学;2008年

8 龚峰;T2紫铜薄板微成形摩擦尺寸效应与润滑研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

9 冯小军;快速模具模塑成形的数值分析及过程智能控制系统的研究[D];同济大学;2006年

10 隋洲;曲面零件连续成形的理论与数值模拟研究及控制软件开发[D];吉林大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张珍;用于复合材料成形的液压机装备—模具形状不对称引起偏载的耦合分析[D];天津理工大学;2015年

2 周勇;等强度弯管壁厚公式设计及芯棒热推成形工艺优化[D];山东建筑大学;2015年

3 刘威;氧化锆/氧化铝生物陶瓷选择性激光熔融成形研究[D];南京理工大学;2015年

4 周小磊;金属板材多点复合渐进成形破裂缺陷研究[D];江西理工大学;2015年

5 申发明;不锈钢丝基激光增材制造成形工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 杨建兵;异形齿盘毂热冷复合成形工艺数值模拟与试验研究[D];重庆大学;2015年

7 刘成放;柔性管道骨架层成形工艺设计及有限元分析[D];大连理工大学;2015年

8 李明昆;汽车加油口盒成形的数值模拟分析及其工艺改进[D];南华大学;2014年

9 陈蕴弛;金属板材单点渐进成形数值模拟及优化分析[D];浙江工业大学;2015年

10 曹江;金属板料渐进成形数值模拟与成形规律研究[D];浙江工业大学;2015年

，

本文编号：859518