论文部分内容阅读
厚壁管件在核电产业中有着广泛的应用,为了探索厚壁弯头和两端带直段厚壁弯管的制造方法和成形规律,本文以P11合金钢和316L不锈钢厚壁管为研究对象,利用单向热压缩实验、有限元数值模拟软件DEFORM-3D和中频热推弯设备,获取了金属管材在高温下的材料本构关系,建立了局部动态感应加热有限元模型,研究了中频热推弯过程中几何和工艺参数对成形质量的影响规律,最终制备出符合核电管件要求的Φ114 mm×6 mm的厚壁弯头和Φ323.9 mm×35mm×5D两端带直段厚壁弯管。首先,通过单向热压缩实验得到P11合金钢和316L不锈钢在高温变形下的真应力-应变曲线,研究分析了材料在高温下的流变应力行为,构建了可用于有限元模拟的材料本构模型。然后,利用得到的材料本构关系数值模拟中频热推弯厚壁管件成形过程,采用能够准确描述真实温度场变化的温度差模型,研究工艺参数对成形质量的影响规律。结果显示:对管坯进行中频感应加热推弯,可以有效地成形出厚壁管件;P11合金钢采用双曲率轴线的牛角芯棒模型,感应线圈加热选择频率1000 HZ,电流密度为10 A/mm2,在5 mm/s的推制速度下,能够成形出质量较好的厚壁弯头;316L不锈钢采用带弯头的摆臂模型,使旋转中心偏离卡具,并与感应线圈在一个垂直于管坯轴线方向的平面内,选择线圈加热频率为1500 HZ,电流密度为300A/mm2,在30 mm/s的推制速度下能够成形出质量较好的两端带直段的厚壁弯管。最后,利用中频热推弯设备分别进行厚壁弯头和两端带直段厚壁弯管的实际成形试验。结果表明:在模拟优化工艺参数的指导下,成形出的厚壁管件能够达到所需的规格要求。壁厚和截面畸变的测量值与模拟值相对误差率小,且变化趋势基本一致,验证了几何和工艺参数对成形质量的影响规律,证明了建立的材料高温模型和有限元模型是真实准确的。