详情

原文传递 T型三通管多向挤压成形研究

论文题名：	T型三通管多向挤压成形研究
关键词：	三通管件;挤压成形工艺;折叠缺陷;结构优化
摘要：	本文所研究的零件是用于高压管道上的三通管件，所用材料是304不锈钢，其形比较状复杂，要求强度、精度高。目前的生产工艺主要采用铸造、焊接，强度低、材料利用率低、生产效率低，难以满足日益增长的市场需求。本文对304不锈钢零件进行了塑性成形工艺的研究，采用挤压成形工艺，生产出来的工件强度高、塑性好、抗腐蚀能力强、尺寸精度高；该工艺材料利用率高、生产成本低，是一种先进的制造工艺。　　根据该零件的特征，初步制定先垂直加载，后水平加载的三种多向主动加载方式：异步加载、顺步加载、同步加载，对拟定的工艺方案进行建模，应用有限元软件进行数值模拟，对初步制定的挤压工艺参数、方法修正，对模具尺寸进行结构优化，分析了挤压成形过程中金属流动规律、模具载荷情况，模拟了凸、凹模对等效应变和等效应力的分布影响规律，通过模拟，得到合理的成形工艺参数，同时改进了预测变形过程中可能出现的折叠缺陷。　　在上述模拟研究的基础上，设计、制造了工装模具，对T型三通管挤压成形进行了实验研究，实验结果与模拟结果基本一致，凸凹模尺寸、模具结构、设备选择合理，但主要存在两个问题：　　1)模膛充型不够饱满，主要因为在挤压成形过程中，坯料热量损失严重，温度下降快，使金属的塑性、流动性降低，最终导致挤压件充型不饱满。　　2)壁厚差较大，主要因在垂直方向上金属分布不均匀，下方金属多于上方，有限元软件中模具是被假设成完全刚性的，而实际中是不可能的，最终导致壁厚差较大，清楚地看到数值模拟的模型假设对实际生产的影响，为以后的数值模拟与实验提供了参考依据。　　针对充型不饱满与壁厚差大两个问题，提出先进行水平方向加载，然后再垂直加载的成形方法，具体加载过程如下：水平冲头先进行加载，沿水平方向进给42mm时，垂直冲头加入加载过程，此时水平、垂直冲头同时加载，水平冲头继续沿水平方向进给4mm后，停止，垂直冲头不停止，直至完成挤压过程，停止。　　对成形方法进行了数值模拟，分析金属流动、冲头受力的情况可知，这种成形方法是比较合理的加载方式，主要有以下优点：　　1)垂直冲头在水平冲头完成挤压过程之前加入加载过程，使金属处在三向压应力状态，避免了由于应力集中导致的折叠缺陷；　　2)垂直、水平方向上金属分布较均匀，解决了由于金属分布不均匀导致的壁厚差问题；　　3)冲头受力比较小，延长了模具的使用寿命。
作者：	郭亚明
专业：	材料加工工程
导师：	张宝红
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中北大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文