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管帽热成形坯料加热温度

发布日期:2015年3月29日

  管帽广泛应用于石油北工管路和电站管网中,钢管管帽质量的好坏将直接影响到整个管网系统的完整性及安全性。随着高压、大口径、长距离输送管道的不断应用,对管帽等管件的力学性能要求越来越高。本文通过DEFORM-3D有限元成形分析软件,对钢管管帽热成形的坯料加热温度与尺寸进行模拟研究,获得了管帽热成形坯料最佳的加热温度与尺寸,为解决管帽热成形工艺设计和实际生产中的难题提供依据。
  1管帽热成形数值模拟模型的建立
  1.1模拟对象
  模拟对象为中1219 mmx34 mm管帽,如图1所示,参数分别为端部外径1219mm,壁厚34 mm,总长381 mm,肩部长81mmo
  1.2模具、坯料模型
  采用三维建模软件Pro/E进行模具和坯料的设计.进行三维实体造型,并转化为数值模拟软件Deform-3D所需要的stl文件格式。1219 mmx34 mm管帽坯料、上模具和下模具三维结构如图2所示。
  1.3性能参数
  材料在一定温度范围内的变形抗力,是确定成形工艺、选择成形设备的重要依据。材料变形抗力是影响模拟精度的主要因素之一。由动态材料一热力模拟试验机的计算机系统自动采集真应力、应变、压力、位移、温度、时间等数据,建立模拟材料模型,并根据这些数据绘制出材料应力应变曲线,如图1所示。本次模拟采用的管坯材料为X80。在管帽热压成形数值模拟中,所需要的计算参数如表1所示。
  2坯料加热温度的确定
  在热成形工艺中,坯料加热温度的选择很重要。温度太低,坯料变形抗力大,使得模具的寿命降低;温度太高,成形后的工件表面质量下降,且在热成形过程中模具温度也会升高,也会引起模具寿命的降低l3]
  在进行热成形前,要把金属坯料加热至一定温度,才能进行热成形。随着加热温度的升一高,坏料的强度极限降低,而塑性指标升高。所以为了降低变形抗力,在金属坯料不出现过烧的情况下,热成形温度是越高越好。然而,在实际的实验与生产中,金属坯料加热温度受到实际生产条件影响。不合理的高成形温度,不但不能降低变形抗力,反而造成能源的浪费。金属坯料加热温度的大小,将会直接影响金属变形之后能否形成所需要的形状。所以,坯料加热温度直接影响实验与生产是否成功。
    为了观察坯料加热温度对热成形工艺的影响坯料加热温度分别取500,600,800,9500C来研究加热温度对成形力与产品外形的影响,实验模拟结果如图3所示
    通过对坯料不同的加热温度的成形过程进行研究,加热温度对坯料的成形基本没有影响。在其他条件都相同的情况下,不同的加热温度都得到了理想的工件外形;过低的加热温度会增大金属的变形抗力,因而增大了成形力。加热温度为500℃的成形力高出950℃的成形力将近3倍。过高的成形力对模具的损伤很大。而且吨位太高的压力机经济价值也很高。根据实际经验,当加热温度超过1000℃时,对加热设备也有很高的要求,还易造成模具表而氧化综上听
述,在成形载荷可以满足的情况下,为达到最经济的效果.坯料加热温度选择950℃。

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