徑向鍛造P91厚壁管材工藝的數(shù)值模擬與研究.pdf

1、高強度合金鋼和不銹鋼等金屬厚壁無縫鋼管因其良好的高溫持久強度、熱穩(wěn)定性和高溫抗蠕變能力，被廣泛的應(yīng)用在電力、化工、石油、機械制造、船舶和國防等領(lǐng)域中，其工作條件和受力情況繁重而且復(fù)雜。因此，提高厚壁無縫鋼管的質(zhì)量，保證其運行過程中的安全性和可靠性，對厚壁無縫鋼管的生產(chǎn)技術(shù)進步以及國民經(jīng)濟的發(fā)展具有非常重要的意義。
　　本文將材料P91（10Cr9Mo1VNb）的優(yōu)點與徑向鍛造的優(yōu)點結(jié)合起來，徑鍛出性能優(yōu)越的厚壁無縫鋼管來滿足市場的

2、需求。本論文運用有限元模擬軟件DEFORM-3D對P91厚壁無縫鋼管的徑向鍛造過程進行數(shù)值模擬與研究分析，在DEFORM中建立了P91材料數(shù)據(jù)庫。通過研究不同錘頭結(jié)構(gòu)對徑向鍛造工藝的影響，發(fā)現(xiàn)錘頭的結(jié)構(gòu)嚴重影響鍛件的質(zhì)量，選擇帶有壓入角的錘頭時，鍛出的鍛件表面質(zhì)量最好，同時鍛件的應(yīng)力、應(yīng)變分布也最均勻。然后通過單因素法確定了主要工藝參數(shù)范圍，選擇共經(jīng)兩個道次對坯料進行徑向鍛造，達到外徑Φ425mm，壁厚82mm的要求。設(shè)置兩道次徑向壓下

3、量均為25mm。最后對錘頭壓入角、錘頭整形段長度、錘頭打擊頻率、單次旋轉(zhuǎn)角度和軸向送進量五個因素進行正交試驗分析，以徑向成形力和壁厚為優(yōu)化目標確定了最佳工藝參數(shù)。對徑向成形載荷而言，最佳工藝參數(shù)為：錘頭壓入角為20°、錘頭整形段長度為400mm、錘頭打擊頻率為160次/min、單次旋轉(zhuǎn)角度為38°、軸向送進量為50mm。對壁厚而言，最佳工藝參數(shù)是：錘頭壓入角為10°、錘頭整形段長度為500mm、錘頭打擊頻率為200次/min、單次旋轉(zhuǎn)角