熱加工工藝：大型封頭內(nèi)壓脹形工藝數(shù)值模擬
2022-02-19【作 者】陳海峰;康泰
【前 言】
壓力容器是石油、化工、能源等行業(yè)中的重要設(shè)備，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，核電、煤化工、煉油、石化、軍工等行業(yè)的壓力容器呈現(xiàn)出大型化的發(fā)展趨勢(shì)，特別是大直徑大壁厚的加氫反應(yīng)器、煤液化反應(yīng)器、核反應(yīng)堆殼體等的出現(xiàn)，大型封頭更就應(yīng)運(yùn)而生。為了保證設(shè)備在高溫高壓下長(zhǎng)期高效運(yùn)轉(zhuǎn)，采用的壓力容器尺寸越來(lái)越大，對(duì)性能的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的封頭成形有：整體鍛造，這種方法對(duì)大型鍛造設(shè)備及工藝都有極高的要求，沖壓成形，它容易出現(xiàn)刮傷、拉痕、大面積起包等現(xiàn)象；旋壓成形，它有著所需設(shè)備噸位小、加工成本低、工藝靈活、成形范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但極易造成板坯失穩(wěn)起皺，難以滿足大型封頭的制造要求：分瓣組合焊接成形，它可以用較小噸位的壓力機(jī)成形較大尺寸的封頭，但是存在封頭分片設(shè)計(jì)、計(jì)算和下料復(fù)雜、工藝路線長(zhǎng)、焊縫質(zhì)量難以保證，需要整體熱處理等缺點(diǎn)；爆炸成形，它的特點(diǎn)是不需要復(fù)雜的大型設(shè)備和復(fù)雜的模具，但缺點(diǎn)就是危險(xiǎn)性大，成形的形狀不規(guī)則；內(nèi)壓脹形技術(shù)。
本文采用有限元模擬方法，研究了大型封頭內(nèi)壓脹形過(guò)程，研究了毛還變形特點(diǎn)，分析成形過(guò)程中的變形租度及應(yīng)力應(yīng)變的分布變化，確定合理的工藝參數(shù)，這對(duì)提高實(shí)際生產(chǎn)水平具有一定的意義。
【結(jié) 論】
（1）在整個(gè)變形過(guò)程中，在正向拉深中，毛坯底部的變形最大，然后變形沿著向上方向透漸減小，此時(shí)它的最大應(yīng)變達(dá)到0.9056；在反向拉深變形中，最大的變形區(qū)域出現(xiàn)在封頭豎邊向下的區(qū)域，此時(shí)它最大應(yīng)變達(dá)到了8.213。
（2）沖壓成形封頭時(shí)，沖頭對(duì)毛還的壓力是不均勻，局部的應(yīng)力過(guò)大使毛還在圓角半徑處出現(xiàn)了褶皺和嚴(yán)重的拉伸變形。與沖壓成形相比，內(nèi)壓脹形過(guò)程中，毛壞始終受到均勻的氣壓，毛壞變形比較均勻，沒(méi)有發(fā)生褶皺和嚴(yán)重的拉伸變形現(xiàn)象。
以下是正文：
