管帽-封頭
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管帽廣泛應用于石油、化工管路和電站管網中， 管帽質量的好壞將直接影響到整個管網系統的完整 性及安全性【”。隨著高壓、大口徑、長距離輸送管道 的不斷應用，對管帽等管件的力學性能要求越來越 高。本文通過DEFORM一3D有限元成形分析軟件。 對管帽熱成形的坯料加熱溫度與尺寸進行模擬研 究，獲得了管帽熱成形坯料最佳的加熱溫度與尺寸。 為解決管帽熱成形工藝設計和實際生產中的難題提 供依據。
1 管帽熱成形數值模擬模型的建立
1．1模擬對象 模擬對象為qbl219minx34mill管帽．如圖1所 示，參數分別為端部外徑1219Im，壁厚341／11／1，總 長38lmm，肩部長81mm。
1．2模具、坯料模型 采用三維建模軟件Pro／E進行模具和坯料的設 計，進行三維實體造型，并轉化為數值模擬軟件De一form一3D所需要的stl文件格式。ckl219mmx34mm 管帽坯料、上模具和下模具三維結構如圖2所示。
1．3性能參數 材料在一定溫度范圍內的變形抗力。是確定成 形工藝、選擇成形設備的重要依據。材料變形抗力是影響模擬精度的主要因素之一。由動態材料熱力模 擬試驗機的計算機系統自動采集真應力、應變、壓 力、位移、溫度、時間等數據，建立模擬材料模型，并根 據這些數據繪制出材料應力應變曲線，如圖1所示。 本次模擬采用的管坯材料為X80回。在管帽熱壓成形 數值模擬中，所需要的計算參數如表1所示。
在熱成形工藝中，坯料加熱溫度的選擇很重要。 溫度太低，坯料變形抗力大，使得模具的壽命降低；溫 度太高，成形后的工件表面質量下降，且在熱成形過 程中模具溫度也會升高。也會引起模具壽命的降低【3】。 在進行熱成形前．要把金屬坯料加熱至一定溫 度，才能進行熱成形。隨著加熱溫度的升高。坯料的 強度極限降低，而塑性指標升高。所以為了降低變形 抗力，在金屬坯料不出現過燒的情況下．熱成形溫度 是越高越好。然而，在實際的實驗與生產中．金屬坯 料加熱溫度受到實際生產條件影響。不合理的高成 形溫度，不但不能降低變形抗力，反而造成能源的浪 費。金屬坯料加熱溫度的大小，將會直接影響金屬變 形之后能否形成所需要的形狀。所以，坯料加熱溫度 直接影響實驗與生產是否成功。
為了觀察坯料加熱溫度對熱成形工藝的影響。 坯料加熱溫度分別取500、600、800、950℃來研究加 熱溫度對成形力與產品外形的影響。實驗模擬結果 如圖3所示。 通過對坯料不同的加熱溫度的成形過程進行研 究。加熱溫度對坯料的成形基本沒有影響。在其他條 件都相同的情況下，不同的加熱溫度都得到了理想的 工件外形。過低的加熱溫度會增大金屬的變形抗力， 因而增大了成形力。加熱溫度為500℃的成形力高出 950℃的成形力將近3倍。過高的成形力對模具的損 傷很大．而且噸位太高的壓力機經濟價值也很高。
通過DEFORM．3D軟件對咖1219 mmx34 mm 管帽進行熱壓成形模擬．確定坯料最佳加熱溫度為 950℃，直徑尺寸為1600 mln，壁厚為34mm。
