接箍镦锻成形工艺研究及其有限元模拟

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随着石油开采工业的发展,采油机械-油管的需求量极大,油管在地下工作时,承受交变应力、腐蚀等物理化学的作用而发生变形,表面会产生腐蚀缺陷,更换频繁。所更换的废油管通常都作为废料处理,造成了资源的大量浪费。本文就是针对这一问题,利用废弃油管经锻造等,加工成油管接箍,实现废料再生,节省原材料,取得了巨大的经济效益。接箍是油管的连接部件,需要比较高的连接强度,利用废油管镦锻加厚生产接箍,其机械性能各项指标均达到或超过管料直接机械加工的接箍。采用废管坯端部镦锻,由于镦锻比较大,变形复杂,在成形过程中容易出现失稳,而且在锻造过程中由于芯轴受力过大,芯轴经常被拔断,这是两个急需攻克的难题。本文采取实验与理论相结合的研究方法,对大直径近似薄壁管的废弃油管端部镦锻来生产接箍做了深入的研究。本文做了以下几个方面的工作:  首先,对管坯镦锻变形规律进行了深入的研究,归纳了管坯端部镦锻过程中容易出现的几种失稳模式及其影响因素,建立了管坯端部镦锻的速度场,分析了管坯端部镦锻变形过程中金属流动规律。  其次,根据以上的理论分析,对管坯在缩径后的成形中可能的产生的缺陷做了分析,制定了这一在特殊情况下的成形工艺。并利用Deform-3D有限元模拟软件对管坯端部镦锻成形过程进行了三维模拟,对模拟结果进行了详细而深入的分析,归纳出了管坯端部镦锻中的主要工艺参数及管坯端部镦锻过程中的应力应变分布、温度场分布、缺陷分布以及芯轴的长度及锥度对管坯镦锻的影响,并利用模拟结果对成形工艺的参数进行优化。模拟结果进一步验证了本文所制定的接箍镦锻工艺的可行性的合理性,揭示了管坯在非常规的缩径下的变形规律,丰富了管坯镦锻的成形工艺,为以后的管坯镦锻提供了一种新的研究方法。  最后,根据所作的工艺分析和模拟分析设计了相应的成形模具。  目前,该模具已经成功地用于废弃油管的端部镦锻制造接箍的生产制造中,取得了良好的社会效益和经济效益,促进了我国石油工业的发展,展示了广阔的应用前景。
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