油管端部鐓鍛成形工藝研究及其數(shù)值模擬.pdf

1、隨著石油開采工業(yè)的發(fā)展，在鋼管端部直接加工螺紋的采油油管由于連接強度低，難以滿足深油井開采的需要，因此，研究開發(fā)用鍛造的方法制造端部加厚油管已成為當(dāng)務(wù)之急。然而油管端部鐓鍛，由于鐓鍛比較大，變形復(fù)雜，在成形過程中容易出現(xiàn)失穩(wěn)，是急需要攻關(guān)的一個難題。 本文采取實驗與理論相結(jié)合的研究方法，對大直徑近似薄壁管的管坯端部鐓鍛變形做了深入的研究。 本文做了以下幾個方面的工作： 首先，對管坯端部鐓鍛變形規(guī)律進(jìn)行了深入的研究

2、，歸納了管坯端部鐓鍛過程中容易出現(xiàn)的幾種失穩(wěn)模式及其影響因素。 其次，運用上限法，建立了管坯端部鐓鍛的速度場，并求解出管坯端部鐓鍛的變形力，分析了管坯端部鐓鍛變形過程中的主要工藝參數(shù)。 第三，對剛黏塑性有限元理論進(jìn)行了深入的研究，建立了剛黏塑性材料的本構(gòu)方程，求解了黏塑性變形的變分原理及有限元列式，討論了剛黏塑性變形有限元模擬中的迭代收斂問題、摩擦邊界條件以及管坯鐓鍛過程中中性層的處理。 最后，根據(jù)以上的實驗研究

3、和理論分析，制定了大直徑油管端部鐓鍛的成形工藝，設(shè)計了相應(yīng)的成形模具。并利用Deform 3D有限元模擬軟件對管坯端部鐓鍛成形過程進(jìn)行了三維模擬，然后對模擬結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)而深入的分析，歸納出了管坯端部鐓鍛中的主要工藝參數(shù)及管坯端部鐓鍛過程中的應(yīng)力應(yīng)變分布、溫度場分布、速度場分布以及芯軸的長度及錐度對管坯鐓鍛的影響。進(jìn)一步驗證了本文所制定的大直徑油管端部鐓鍛工藝的可行性和所設(shè)計的油管端部鐓鍛成形模具的合理性，為以后的油管端部鐓鍛提供了理論