模拟的外方内圆管拉拔成形工艺开发

------------------------------------------------------------------------------------------------ 模拟的外方内圆管拉拔成形工艺开发 第,,卷第,期 ?,,?,,,,年,月 特殊钢 ,,,,，,,,,,,, ,,,(,,(,,(, ,,,,,,,, 刘 升, 王伯文, 林希峰, (,武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，武汉,,,,,,; ,太钢不锈钢钢管有限公司，太原,,,,,,) 摘要为开发外方边长,,,,,、内圆直径,,(,,,的外方内圆,,,,不锈钢异形管新品种，运用大型非线性有限元软件,,,,,,对空拔法和固定短芯棒法进行了模拟计算，得出拉拔模具最优的模角、变形区长度和拉拔力。通过 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 得出，两道次固定短芯棒拉拔法可实现本新工艺。结合现场实验，测得成品方外边尺寸与模拟结果误差为,(,,,，内圆径尺寸误差为,(,,,，模拟结果较吻合。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 关键词外方内圆管不锈钢拉拔有限元法 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,？,,,, ，,,,,,(,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,;,,,,,，,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,;, ,,,,,;,,,,,,,，,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,) ，,,,,,, ,, (,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,;, ,,,,,,, ,,,, ,,,,,,,,？,,,,—;,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,?,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,—,,,,,,,,,,,,,,,—,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,, ,;;,,,;,，,(,(,,, ,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,( ,,,,,,,， —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ，,,,, ,,,,,,,,,？,,,,，,,,,,—,,,;,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,，,,, 目前国内通过有限元软件分析管材拉拔工 ,,“,一(后;)。,咖“,(忌;)。,(,’一,“) 艺?,的研究较多，拉拔工艺可以获得具有良好内外 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面质量的矩形截面管材旧,。本文运用有限元软件建模、分析，通过修正模具尺寸、模角变化以及单道次和多道次拉拔的截面变化情况，确定合理的拉拔力，并在现场试制取得了阶段成功。 , ,,,,?“,?“ ,““,,“，,。?““ ? 式中:,,(一位移增量;克;(第,次迭代的切线刚度;咖一质点位移;,,,增量载荷;,一外力载荷;,。一收敛因子，,。,,。 外方内圆管坯料的外方边长,,,,，内圆直径 ,,(, 弹塑性有限元模型的建立以及参数的设定 外方内圆坯料的生产工艺流程为:冶炼一管坯一管坯表面车光一,,,,,挤压机成形一酸洗去除表面玻璃粉一毛管修磨一外方内—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 圆管拉拔，采用空 拔旧。和短芯棒拉拔‘,,。 ,(, ,,,,，长, ,,, ,,，拉制成成品和固定短芯棒二 次拉拔中一道次模具的尺寸如图,所示。有限元模 型中，坯料选择为弹塑性体，而模具以及芯棒选择为 有限元计算基本原理和建立的几何模型 本文主要采用虚功方程，即为:,,,,, (,) 刚体;所有材料均为各向同性。由于拉拔工艺还没 有完全确定，因此采用预定工艺:(,)采用空拔一道 式中:,(虚应变能;,,外力所做的虚功。 对于拉拔等金属塑性成形问题，由于其高度非线性难以收敛，常采用引入收敛因子的修正,,,,,,—,,,,,,,法;在有限元软件,,,,,,中运用增量加载法的修正,,,,,,—,,,,,,,算法进行非线性问题求解,,，其迭代公式为: 次成形;(,)采用固定短芯头两道次拉拔成形。 ,(,钢管成分、接触条件和摩擦属性 拉拔外方内圆管的坯料采用,,,,钢种，其化学 成分和力学性能如表,所示。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 由于外方内圆管拉拔工艺中变形是多重非线性耦合问题，因此本文对材料建立适合于金属大变形的 万方数据 第,期 刊升肆:辈,,有限儿模拟的外方内圜管札扳成,，(艺”垃,, 式？,:,，材料的模张量;,?弹性模，,,;:;,,,,,松比;,一加,。硬化速率;？,，常数，峨性态为,(弹性态为,;,。、,?一为,,,?,,,数斟，;,,。,’旷为欧 托成力,，(和,。的,徵膻力分,，,。 水史选取有限元,,,,,,软 件巾的修正库伦摩擦模型”: ，,一觚知,詈 ,。,,„„煞(“,,？”，，”,，,悯,，,，,鄂，,,“,,„,,“)，，,，,。,,„,,,“,,,“,,, ,,”,, (。 ,,’,吣”“。芒,淼篙潍裳嚣; 滑动迷度;?一常数(,,，,一,,,,。 ， ;,,‘,,„,, ？？ —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,, ;】;】,型乖构模型“,，填表达式如下: ,边界条件与戴付的蹬筒 ,,,,,,,,？,建越外方内咖管拉拔三维有限 砒南 卸 , 再?, 誓 ,?,,,—， ,、 儿模型，外模,,和固定盘，芯捧均选择为解析刚体(限制儿中心参青点的径『,,,和轴向的,个自由度。 表， ,,,,,， ,,,,化学或分、，学性能:,,,,时的自理参数 ,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,;,,,,,;,,,,,,,,,, ,,,,, ,,,,,;,,?,,,,,,,,,,,,, 拉拔过程？?载荷情况较为简单，一方面定义坯 料谯一个恒定的速度场巾运动，确保,,拔速度;另?方丽选取—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 坯料头部碱面作为边界面定义材料拉拔力(建牡一条曲线(使得拉拔力可以在此范围内变化，从而可以求出较优的拉拨力。,模拟结果分析和工艺确定 , ,寸也越大，内径的变形程度也越来越不均匀(椭圆 度也逐渐增大; (,)口,,,,,,,, ,„口,, ,,,,,,,, ,,由空拉工艺难以实现。 , ,固定短芯棒拉拔工艺 固定短芯棒拉拔成形，通过一道次拉拔难“获 ,卒拔工艺 得最终的成品尺寸(但是采用两道状拉拔以后就,， 空拔模拟结粜如图,。空拔时模拟了不同模角，即,,同的拔模斜度下拉拨力和 内径椭圆度的情况，结果如裘,所示。分析町，,: (】)拉拔斜度为,,,时(平稳托拔时所需拉拔力最小，椭团度也在接受的范围之内，此时加工的内扎最大的尺,为,, ,, (,)拉拔斜度为,。时(得到最小的椭 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 到废，此时内孔的变化很均匀(但是模具制 造成本太高，所需的平稳扯拔山也较大(可 以戕形的最大内径为,,,,(也达小到,二艺所镒要的,, ,,,: 围,外方内叫钢管,拔横拟结果(。),,,,,,，目(,,)々,,,,, ,?,? ,,,, ,,,,,,,,,，,, ,,,,,, , ,,,(,,,“,„,?,, ,,,,,, ,,,,,,,,‘,:《,)„?,”,,“,,,,，,,,,,,,,,,,,((,,,, ,,，,,,,,,,,,,,, ,？,,:,,,,,,,,,,,:,,),,, ,,,,,, (,)变形?越太，模拟所得到的内径 万方数据 特殊钢 以获得所需芟的成品的,寸(嘲,)结粜如,刳,所示 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 通过大址的模拟运算和比较分析(确定,工模典的拉拔楼缃为,,。:变形区,度:一道汰衬托成形时的最佳空彤区长度为,,,, ,;两道状,,托成形帅最佳变形隧长度魁,, ,, ,， , 帮,,巷 ? 表,外方内圆管,拔计算结果 ,,,,,, 定短芯棒拉拔成形的网栉,划分，模拟的 ,,,;, ,,,,,馏,,,, ,, ,,,,,,,, ,,,,,,,？,,,,,;,,;,,,,,,,, ,镕,?(，,,,,,,, ?,,, ,, ,:,,,?,,, ,,,, ,,,,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,, ,,,,。,。 , ,, ,,。 , ,, ,,， ,, ,, ,,,, ,,, ”,,,,, ,,,， ,,(,,,,,?,,,,,,,，,,,,,, ,,,，,,),,, , ,,(„, ,, ,,,, ,，,,,,，, ，,】,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ，, ,,,,,,,,,，,”,,,, , ,, ,,,„, ,, ,,,?,, ,,,,,,,,,,”, ,”圳,,,?,,, ,,,, ,, ,,,,,,,, ,,,, ,,,,,, , ,， ,,,, ,,,, ,,,,,,,, ,,,, 确定可以通过嘲定觚芯棒札拔法寅现外方内圆管的成形后(分别 作丁，，,,利，工艺的预定:第,种是一次批拔成形，即口,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,,一口,,,,,,, ,;第,种 ,, ,,,】,, , ,,“?？,？,,, ,, ,,, , ,,,, ,,,,,,,, ,,,, ,, ,,,, , ？ ，，,,,,, ,,,州,,, ,, ,,, ,,,, ,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,,,, , ,, ,, ,,,,,, ,, ,,,, , ,,?, ,, ,,,, ,”,,,?,,, ,, ,,,,”,,,,?, ,, ,,, ,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,, ,,,，?,,, ,,,,,, ,, ,,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ , ,:, ,,,, ,,,,,,,,,,, , ,, ,，，, ,,,,,,, ,,, ,,,, ,, ,,,, ,,, ,, ,,,,, ,, , ,, , ,,,, 是通过多道次批拔成形(即阿道救十,拔成形口,,,,,,, 一口,,,,,,一,,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,, , , ,,,,,, ,,,】,,,,， , ”,,,,,,,,,，～,?,,,, ,, ,,, , ,、通过,,,,,,仃限几软什计谇 坯料进人拦,,之前倒咖知偏大 个 结粜如袅,所示 ,,,,,,,„,,十,,,,,?,,口,,,,,,?, ,,,,, ,,,,,, ,, ,,,,,, ,,,, ,,,,,, ,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,,】, ,”,,,？,， ,。,,?,:,,,,,,】,, ,,?， ?,, ,,?, ,,, , ,,,,,,,, ,雠, ?,,() ,,,, , , ,,,,，,,, ,, ,,, 毫水比较好:模,,倒角是,,,，那么坏料的例角，聍芟加, 到,,,(如此既柯利下坯料的拉拔，,不会对模具造成较大的磨伤， ,,加,二完成后误差基本控 制作, , —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,耥度范围之内( 拉拔力计算是考虑的整个戡,，,,,的平均拉拔 力(模拟结果表明计算时在模具巾接触处的戍力比 圄同, 月,外，内嘲钢钎?止矩芯棒扎拔模,?(,),,,,,??,(,?,,,:《?,(,, 患二,“一“”,“““,,„,“。,’“:,„”,”„„„“““啦“’“,”“““„“”“““一“„?„“„„““ 鞴,堕攀,?憋;羹逶 瞄,外方内捌管固定垃芯棒拉拔模拟结,(,),,,,,,？,,::,,),,,十,,?,,,,(“,?,,，??? 。,,,(。,。,,删黑裂‟黝黜,熙,焉,豁:絮。警“”„”„“„””„„’„„„”“„„“„“ 万方数据 第,期刘升等毡,有限元模拟的外方内嘲管拉拔成形，。,?发 较大;阿次拉拔成肜工艺计算的结粜 比一次拧拔成形【:艺得到的结果更加准确(乖模删,,，(结果获得的最终拉拔,,足?个范【:,;,,问(,时也是拉拨成形时的最小抟拔力 , 自,, 表,外方内四管目定短芯棒拉擅计算结果,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,,,,,,,？,唧,，, ,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,？,,,,,;,,;,,,,,,,,, ，,一:日,女十,,?《 ,,,,，,？,:,,，, ,,，,,,,，,一珊，,,,目 ,?定短芯榨拙拔，:岂雕场试制 结果 现场的试制结粜分析的蛀优相芙 参数:幞其模角,,。，过度阋弧,,释为 ,,叭一道次变形区长度为,, 数为,】(拉拨速度为,力为,,, ,,。 , ,,， 二道献变形区长度为,,,,，摩擦系 ,,,，托拔 撤据圈,所示(避过打限元模拟仿真计算的结果比较准确(通过 趟声 波测聪仪对现场成品的尺寸进行,洲 醴，成晶的山圆径,寸洲,?,后的算术平均值为,, , —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,，模拟计算所得到 ,,，模 的内径误差为,,,,(外打彤边,,寸测址后上算术平均值为,,寸误差为,,，,。,结论 (,)宅拔法难以控制内径的尺寸精度，尤法满足奉新,。艺的完成;吲定恕芯棒拉拔法，?以 ,, 拟计算所得到的外方形边,尺 完成本,艺(采?两道次的衬拉 法所获得的精度,商于,道次付拉法。 (,)模拟计算’,现场史测所得的内径误差为,,,;,，外 ,,,, 图,外方内圆钢管拉拔设备(,)和钢管成品(,,) ,？,,,,,,,,,, ,,,,,,,(,),,,,,,,,,,,,,,,,;,,(,)‘，,目,,,,,;,,,,,,,，,,: 方彤边,寸计算,？实测误差为,,,,，模拟与实际 结果比较吻台。 (,)外方内吲管拉拔模具存在最优模角和蛀住 , 变形,爰长度(此时所需的拉拔力最小，有利于管材外 形,寸控制和表而质量。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 参考女献 ,,,,，,:,,日,,,,,,镕??々镕,,,,自,?,,,十【目?,??,,,,,,,,(,,),,,,,“，？,?，,,镕,,?,目,,,,,,,,?,,, ??，,,,】,:,(,,,,,,(,):,, ,‘,,,?月,?,，，,镕,,,‘,口,,“,匕,,,，。，? ,《,,,,,, ,, ?,,,,, ,?, ,,,:,,, ?,(‟,,,,“,,;,,?,,,,,,,??,“,,?:,??，?,,,,,,,,(,):,,, ,,,,,,,,,,,,,, ,州,,, , , , ,,,,,,,,, ,,,,, ,,,,,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,,,,,,,, ,“,？,肿,,,，,，、,，,, , , ,,(?, ，, ,,,,,,(,,, ,,,,,,,,(,,,,,,,,, ,,,“,,,, ,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,?,,—,,,,,,,,„,,,, ,,,”,,,,,, ,,,, ,,,,,,，?,?,(,),,,】,,,，(,)“,,口?(,,?),, 镕目,,,’,, ,,,,,巴,,,,?，,,《,,,,,, ?,?镕?,,,,???”,，“,“?,,,。,,,,??:,??，?,《,,,,, 刘 升(,,,,()，毋，颤,助理,程岬(轧制，艺研究， 收稿日期,,,,,,,,,, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ,,(,,”,,,:,,,,,,,,日，,,,,,”,,,:, ,,，,, ,,„,,?,,, ,,,,( ,,，,‘，,,,,，,,,,,,,,,，“,，、???,,,,,,,?,?,,,， ,,,(,),,,, 万方数据 ——————————————————————————————————————