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锻压技术 2021年第11期46卷 11-17页

作者：冯仪余俊夏自力曾凡宜夏巨谌邓磊王勇朱永吉华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 武汉新威奇科技有限公司湖北鄂州436070 武汉华中数控股份有限公司湖北武汉430223

根据新型汽车前轮毂的功能及结构特点,提出了锻件按精密级设计,以及采用无飞边和小飞边即平面薄飞边两种精锻成形工艺方案,并采用经典塑性成形理论及模锻成形工艺知识对两种工艺方案进行可行性分析;进而采用热力耦合有限元法及Deform-3... 详细信息

根据新型汽车前轮毂的功能及结构特点,提出了锻件按精密级设计,以及采用无飞边和小飞边即平面薄飞边两种精锻成形工艺方案,并采用经典塑性成形理论及模锻成形工艺知识对两种工艺方案进行可行性分析;进而采用热力耦合有限元法及Deform-3D软件对两种方案进行模拟验证,包括利用其中的损伤理论及相应的模块对小飞边方案中由圆柱体坯料一次精锻成形为最终锻件的过程进行模拟,研究了5个外突缘内部损伤值分布情况;基于上述研究结果,在综合分析比较的基础上,确定小飞边方案作为生产应用方案并设计了精锻生产线,包括生产流程的确定、设备选型及吨位确定和生产线的平面布置等,最后介绍了生产应用情况及效果。

关键词：汽车轮毂精锻成形热力耦合有限元法损伤理论小飞边

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热轧厚壁管张力减径工艺参数研究

热轧厚壁管张力减径工艺参数研究

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作者：汪海斌中南大学

学位级别：硕士

无缝钢管在国民经济中广泛使用,是一种重要的经济钢材。在热轧厚壁管时,容易出现内六方缺陷,这是一个世界性的难题。如何控制内六方程度是无缝钢管制造业一直在寻找突破的问题之一。针对热轧厚壁管内六方缺陷,应用非线性有限元理论,以... 详细信息

无缝钢管在国民经济中广泛使用,是一种重要的经济钢材。在热轧厚壁管时,容易出现内六方缺陷,这是一个世界性的难题。如何控制内六方程度是无缝钢管制造业一直在寻找突破的问题之一。针对热轧厚壁管内六方缺陷,应用非线性有限元理论,以轧辊孔型和工艺设计为研究重点,开展了一系列工作。 ①深入理解现代无缝钢管轧制工艺理论,提出了一种新的减径率分配方案,并应用到实际孔型设计中。 ②使用MATLAB软件生成张力减径机几何模型关键点文件,采用APDL参数化语言建立了张力减径机三维弹性粘塑性热力耦合有限元模型,开发了一套参数化程序。 ③应用所开发的程序对张力减径过程温度场、速度场、应力场和应变场的有限元分析,结果表明：转速差大的成品管壁厚更均匀,P值更小,内孔形状更好;同样的张力减径机组,通过调整转速差,可以生产相同外径不同壁厚的钢管;初始荒管形状对成品管壁厚影响很大,成品管对初始荒管的形状特性具有继承性;横截面温度分布影响成品管周向壁厚不均。揭示了张力减径过程金属流动规律,指导了孔型设计和轧制工艺制定。 ④针对将尺寸为Φ95×10mm的荒管轧制成Φ48.3×10mm成品管的要求,设计出22机架孔型参数和轧制工艺参数,将这些参数进行工业试验,轧制后的四支成品管P值均小于0.037,试验成功。证实了有限元模拟的可行性和可靠性。以上研究成果、结论以及孔型和工艺参数已经成功应用于工业化批量大生产,表明孔型参数和工艺参数设计具有科学性、可靠性和可行性。工艺参数被用于批量化生产钢管,产品质量稳定,取得良好的经济效益。

关键词：热轧无缝钢管轧制工艺张力减径热力耦合有限元法

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石油钻杆管端加厚成形过程的数值模拟

石油钻杆管端加厚成形过程的数值模拟

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作者：聂拓中南大学

学位级别：硕士

钻杆是石油钻采行业中大量使用的重要零件,要求具有很高的强度、抗拉及抗疲劳性能。研究表明,在钻杆管端加厚过程中所形成的内加厚过渡带的形状对钻杆的使用寿命有显著影响。因此优化石油钻杆管端加厚工艺,改善钻杆内加厚过渡带的几何形... 详细信息

钻杆是石油钻采行业中大量使用的重要零件,要求具有很高的强度、抗拉及抗疲劳性能。研究表明,在钻杆管端加厚过程中所形成的内加厚过渡带的形状对钻杆的使用寿命有显著影响。因此优化石油钻杆管端加厚工艺,改善钻杆内加厚过渡带的几何形状,有利于减轻应力集中,提高钻杆的使用寿命。由于钻杆加厚成形过程的复杂性,必须通过适当的加热温度、变形体积、变形速度和变形力来保证管端加厚的形状和尺寸。本文通过对石油钻杆管端加厚工艺流程和影响因素的深入研究,在参考国内外研究成果的基础上,提出采用已得到广泛应用的热力耦合有限元法对石油钻杆管端加厚的成形过程进行分析研究,并开展了如下的具体工作:首先对石油钻杆管端加厚的成形过程进行分析,深入了解各因素对最终成形的影响,参考已有的经验设计和标准要求,针对G105级Φ127×9.19mm规格钻杆初步设计了钻杆管端加厚工具和加厚变形工艺方案。然后在考虑石油钻杆管端加厚的成形过程及工艺参数的基础上,设计了钻杆管用材料的物理模拟试验方案。在Gleeble-1500热模拟试验机上,采用等温压缩试验研究了石油钻杆用G105级钢(API标准)在高温压缩变形时的热塑性变形特性。在确认了试验的有效性和修正了由于变形功热产生的温升后,参考已有的经验公式,在Matlab软件中用回归分析方法建立了合适的石油钻杆用G105级钢高温条件下的流变应力本构方程。回归分析表明,该回归方程比较显著,在试验温度和应变速率范围内具有较高的精度。将上述所得本构方程作为有限元模拟时的材料模型,针对G105级Φ127×9.19mm石油钻杆,在大型有限元软件***中建立石油钻杆管端加厚的有限元模型,采用刚粘塑性热力耦合有限元法,对管端加厚初步设计的成形过程进行了模拟。通过对成形过程应力、应变场和温度场分析,揭示了管端加厚过程中的金属流动变化情况,对工艺和模具设计具有一定的参考意义和实际应用价值。最后针对初步设计工艺方案中出现的的管端加厚产品缺陷,对加厚工具及变形工艺进行改进,在***中对石油钻杆管端加厚过程再次进行仿真,最终得到了良好的产品形状。由于最终成形时所形成的内加厚过渡带形状并不是理想的锥体形状,本文采用成形曲线与理想直线进行对比的方法评价了内加厚过渡带形状的优劣,并在保证产品尺寸的情况下确定了最优的产品形状。

关键词：石油钻杆管端加厚本构方程热力耦合有限元法

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