管帽-封头
-
管帽广泛应用于石油、化工管路和电站管网中， 管帽质量的好坏将直接影响到整个管网系统的完整 性及安全性【”。随着高压、大口径、长距离输送管道 的不断应用，对管帽等管件的力学性能要求越来越 高。本文通过DEFORM一3D有限元成形分析软件。 对管帽热成形的坯料加热温度与尺寸进行模拟研 究，获得了管帽热成形坯料最佳的加热温度与尺寸。 为解决管帽热成形工艺设计和实际生产中的难题提 供依据。
1 管帽热成形数值模拟模型的建立
1．1模拟对象 模拟对象为qbl219minx34mill管帽．如图1所 示，参数分别为端部外径1219Im，壁厚341／11／1，总 长38lmm，肩部长81mm。
1．2模具、坯料模型 采用三维建模软件Pro／E进行模具和坯料的设 计，进行三维实体造型，并转化为数值模拟软件De一form一3D所需要的stl文件格式。ckl219mmx34mm 管帽坯料、上模具和下模具三维结构如图2所示。
1．3性能参数 材料在一定温度范围内的变形抗力。是确定成 形工艺、选择成形设备的重要依据。材料变形抗力是影响模拟精度的主要因素之一。由动态材料热力模 拟试验机的计算机系统自动采集真应力、应变、压 力、位移、温度、时间等数据，建立模拟材料模型，并根 据这些数据绘制出材料应力应变曲线，如图1所示。 本次模拟采用的管坯材料为X80回。在管帽热压成形 数值模拟中，所需要的计算参数如表1所示。
在热成形工艺中，坯料加热温度的选择很重要。 温度太低，坯料变形抗力大，使得模具的寿命降低；温 度太高，成形后的工件表面质量下降，且在热成形过 程中模具温度也会升高。也会引起模具寿命的降低【3】。 在进行热成形前．要把金属坯料加热至一定温 度，才能进行热成形。随着加热温度的升高。坯料的 强度极限降低，而塑性指标升高。所以为了降低变形 抗力，在金属坯料不出现过烧的情况下．热成形温度 是越高越好。然而，在实际的实验与生产中．金属坯 料加热温度受到实际生产条件影响。不合理的高成 形温度，不但不能降低变形抗力，反而造成能源的浪 费。金属坯料加热温度的大小，将会直接影响金属变 形之后能否形成所需要的形状。所以，坯料加热温度 直接影响实验与生产是否成功。
为了观察坯料加热温度对热成形工艺的影响。 坯料加热温度分别取500、600、800、950℃来研究加 热温度对成形力与产品外形的影响。实验模拟结果 如图3所示。 通过对坯料不同的加热温度的成形过程进行研 究。加热温度对坯料的成形基本没有影响。在其他条 件都相同的情况下，不同的加热温度都得到了理想的 工件外形。过低的加热温度会增大金属的变形抗力， 因而增大了成形力。加热温度为500℃的成形力高出 950℃的成形力将近3倍。过高的成形力对模具的损 伤很大．而且吨位太高的压力机经济价值也很高。
通过DEFORM．3D软件对咖1219 mmx34 mm 管帽进行热压成形模拟．确定坯料最佳加热温度为 950℃，直径尺寸为1600 mln，壁厚为34mm。
