石油管道阀体热锻变形机理和工艺优化的研究

• 作 者: 何巧
• 出 处: 重庆理工大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 阀体 热锻 正交试验 数值模拟 实验研究 变形机理

石油管道阀体作为流体控制设备内的一个关键性部件，广泛运用在石油开采及传输的行业里。阀体作为阀门的主要部件，其产品的综合性能和成形工艺直接影响着企业的生产成本、阀门承受的工作环境及使用寿命等等；随着科技的进步，传统的阀体的自由锻生产工艺已经逐渐被精密锻造成形工艺所代替，采用精密模锻得到产品具有材料利用率高，生产效率高，产品的流线好等优点，这不仅降低了生产成本，而且提高了阀体的力学性能。本文以石油管道阀体作为研究对象，采用开式模锻的方法来成形该阀体。在研究过程中，主要完成了以下几个方面的工作：⑴根据某锻造厂实际生产所提供的某型号石油管道阀体的零件图，运用锻造理论设计出阀体的锻件图、初始坯料的尺寸及模具，并在PRO/E软件平台上进行阀体及模具的三维造型；⑵本文通过设计正交试验，将模具飞边槽桥部高度、桥部宽度及坯料的长径比作为主要因素，将综合缺陷误差作为试验指标，通过DEFORM-3D有限元软件进行锻件成形过程的模拟，探究最佳的飞边槽尺寸和坯料尺寸；⑶选择最佳工艺方案模拟得到的结果进行分析，研究坯料在成形过程中内部金属的流动情况，包括：应力、应变、温度场及成形力大小的分布；⑷以正交试验模拟结果为基础，设计并制造出模具，在16T模锻锤设备上进行阀体热锻试验；将得到的阀体产品进行取样、性能测试；⑸将物理实验结果与模拟实验结果进行对比、分析，来研究阀体热锻变形机理。坯料在热锻成形过程中，其微观组织发生了一系列的变化，这种变化对产品质量有着重要影响。通过物理实验的验证，模拟结果是可靠的。在很大程度上，数值模拟研究将有助于节省大量的实验投入，对减少环境污染、降低成本、提高生产效率和提升阀体质量具有重要的现实意义，利于阀体行业向绿色、低碳生产方向发展。