大型封頭的內(nèi)壓脹形成型技術研究及設備設計
發(fā)布時間：2022-01-22 17:18
封頭是壓力容器主要的承壓部分,被廣泛應用在大型加氫反應設備、煤液化反應設備以及核反應堆殼體等設備。傳統(tǒng)的封頭加工工藝容易產(chǎn)生拉裂、局部減薄等缺陷,并且現(xiàn)有的鍛壓設備無法滿足制造超大直徑封頭的工藝要求,而內(nèi)壓脹形技術能夠保證封頭表面質量良好,壁厚均勻,對設備要求低,因此成為制造超大直徑封頭時為數(shù)不多可供選擇的手段之一。本文基于鋼板連鑄連軋的技術思想和等體積變形的原則,在金屬模具內(nèi)鑄造一個中心部位稍微凸起的Q235封頭毛坯,其外徑比最終封頭直徑大300mm,當毛坯冷卻至900℃左右,將毛坯轉移至內(nèi)壓脹形模具中進行正向拉伸與反向拉伸,利用材料的張力和內(nèi)部流態(tài)介質的高壓能量平衡使工件變形,當變形至封頭最終尺寸時,封頭在厚度方向的變形率與相應鋼板軋制變形率相當。本文研究了封頭內(nèi)壓脹形工藝并完成了相關設備的設計,其具體研究內(nèi)容和結果如下:（1）研究了封頭在不同成形過程中應力應變的變化和分布情況。利用有限元軟件ABAQUS模擬了封頭的正反內(nèi)壓脹形拉伸成型過程、單次內(nèi)壓脹形拉伸成型過程以及傳統(tǒng)沖壓成形過程,得到了封頭在變形過程中應力應變的變化情況。結果表明:正反內(nèi)壓脹形變形過程幾乎所有的內(nèi)表面和圓角半...
【文章來源】：陜西科技大學陜西省
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
存儲罐
大型封頭的內(nèi)壓脹形成型技術研究及設備設計論引言隨著現(xiàn)代科學技術和社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展進步，高壓容器被廣泛普及應用，不僅普通生活領域例如化工、運輸、食品、家電等，而且也被應用在一些特殊領域例機械行業(yè)、微電子加工制造業(yè)、航天航空設備以及石油和新能源等行業(yè)[1-3]，并且行業(yè)的生產(chǎn)上，壓力容器占據(jù)著非常重要的位置，而封頭是壓力容器主要的承壓壓力容器能否長期安全可靠運行與封頭的質量密切相關，因此，評判壓力容器產(chǎn)的好壞通常以封頭質量的優(yōu)良作為依據(jù)之一。并且隨著我國工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)水得到提高，壓力容器的幾何尺寸逐漸增大，大型封頭也就應運而生，尤其是大型應設備、煤液化反應設備以及核反應堆殼體等設備的出現(xiàn)[4-6]，它們對承載著高壓頭成型質量要求非常嚴格，一旦承載超出封頭的安全指標，將引起容器部件失效
r1r Rr'R'h圖 3-1 毛坯 圖 3-2 最終成型的封頭Fig.3-1 Roughcast Fig.3-2 Vessel of final shaping2.2 模具尺寸設計在內(nèi)壓成型過程中，毛坯經(jīng)過一次正向內(nèi)壓脹形拉伸和一次反向內(nèi)壓脹形拉伸兩形，因此在整個成型過程至少需要兩組尺寸不同的模具，如圖 3-3 和 3-4 所示。圖具的幾何尺寸是最終成型封頭的尺寸，即內(nèi)徑長度為 R=2500mm，豎邊長度為1000mm，圓角內(nèi)半徑長度為 r2=300mm。圖 3-3 模具的幾何尺寸是內(nèi)徑長度為=2200mm，豎邊長度為 h=400mm，圓角內(nèi)半徑長度為 r2=300mm 在模擬中簡化模具，不考慮模具底部開孔填充流態(tài)介質增加內(nèi)部壓力，因此不需要在模具底部開孔，模具在整個變形過程不發(fā)生任何形變，在模擬中將其設置為剛形體。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]封頭制造與標準的發(fā)展歷史及方向的研究[J]. 張義軍,李莉,吳遵紅. 壓力容器. 2017(10)
[2]冷沖壓S30408封頭在應變強化容器中的應用研究[J]. 白龍,江楠,倪進飛. 壓力容器. 2016(10)
[3]大減薄率薄壁半球形封頭擴徑旋壓的失穩(wěn)研究[J]. 俞大輝,李新和,周磊,卜佳南. 塑性工程學報. 2016(04)
[4]超大直徑超大壁厚渣油加氫反應器的國產(chǎn)化研制[J]. 蔣良雄. 能源化工. 2016(01)
[5]封頭內(nèi)高壓脹形工藝有限元模擬[J]. 任志斌,周存龍,周研. 太原科技大學學報. 2015(06)
[6]板材液壓成形技術與裝備新進展[J]. 苑世劍,劉偉,徐永超. 機械工程學報. 2015(08)
[7]大厚壁壓力容器封頭焊接工藝研究[J]. 閆業(yè)良,李曉泉,鄒華. 焊接技術. 2014(12)
[8]封頭內(nèi)壓脹型鑄造技術[J]. 雷靜,陳海峰,劉玉康. 機械設計與制造. 2014(11)
[9]半球形沖壓件起皺因素的分析[J]. 李振杰. 鍛壓技術. 2014(05)
[10]旋輪軌跡和工藝參數(shù)對多道次拉深旋壓成形質量的影響研究[J]. 曾超,張賽軍,夏琴香,謝紅希. 鍛壓技術. 2014(01)
碩士論文
[1]封頭整體內(nèi)壓脹形實驗研究及數(shù)值模擬[D]. 趙春霞.太原理工大學 2008
本文編號：3602595
【文章來源】：陜西科技大學陜西省
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
存儲罐
大型封頭的內(nèi)壓脹形成型技術研究及設備設計論引言隨著現(xiàn)代科學技術和社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展進步，高壓容器被廣泛普及應用，不僅普通生活領域例如化工、運輸、食品、家電等，而且也被應用在一些特殊領域例機械行業(yè)、微電子加工制造業(yè)、航天航空設備以及石油和新能源等行業(yè)[1-3]，并且行業(yè)的生產(chǎn)上，壓力容器占據(jù)著非常重要的位置，而封頭是壓力容器主要的承壓壓力容器能否長期安全可靠運行與封頭的質量密切相關，因此，評判壓力容器產(chǎn)的好壞通常以封頭質量的優(yōu)良作為依據(jù)之一。并且隨著我國工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)水得到提高，壓力容器的幾何尺寸逐漸增大，大型封頭也就應運而生，尤其是大型應設備、煤液化反應設備以及核反應堆殼體等設備的出現(xiàn)[4-6]，它們對承載著高壓頭成型質量要求非常嚴格，一旦承載超出封頭的安全指標，將引起容器部件失效
r1r Rr'R'h圖 3-1 毛坯 圖 3-2 最終成型的封頭Fig.3-1 Roughcast Fig.3-2 Vessel of final shaping2.2 模具尺寸設計在內(nèi)壓成型過程中，毛坯經(jīng)過一次正向內(nèi)壓脹形拉伸和一次反向內(nèi)壓脹形拉伸兩形，因此在整個成型過程至少需要兩組尺寸不同的模具，如圖 3-3 和 3-4 所示。圖具的幾何尺寸是最終成型封頭的尺寸，即內(nèi)徑長度為 R=2500mm，豎邊長度為1000mm，圓角內(nèi)半徑長度為 r2=300mm。圖 3-3 模具的幾何尺寸是內(nèi)徑長度為=2200mm，豎邊長度為 h=400mm，圓角內(nèi)半徑長度為 r2=300mm 在模擬中簡化模具，不考慮模具底部開孔填充流態(tài)介質增加內(nèi)部壓力，因此不需要在模具底部開孔，模具在整個變形過程不發(fā)生任何形變，在模擬中將其設置為剛形體。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]封頭制造與標準的發(fā)展歷史及方向的研究[J]. 張義軍,李莉,吳遵紅. 壓力容器. 2017(10)
[2]冷沖壓S30408封頭在應變強化容器中的應用研究[J]. 白龍,江楠,倪進飛. 壓力容器. 2016(10)
[3]大減薄率薄壁半球形封頭擴徑旋壓的失穩(wěn)研究[J]. 俞大輝,李新和,周磊,卜佳南. 塑性工程學報. 2016(04)
[4]超大直徑超大壁厚渣油加氫反應器的國產(chǎn)化研制[J]. 蔣良雄. 能源化工. 2016(01)
[5]封頭內(nèi)高壓脹形工藝有限元模擬[J]. 任志斌,周存龍,周研. 太原科技大學學報. 2015(06)
[6]板材液壓成形技術與裝備新進展[J]. 苑世劍,劉偉,徐永超. 機械工程學報. 2015(08)
[7]大厚壁壓力容器封頭焊接工藝研究[J]. 閆業(yè)良,李曉泉,鄒華. 焊接技術. 2014(12)
[8]封頭內(nèi)壓脹型鑄造技術[J]. 雷靜,陳海峰,劉玉康. 機械設計與制造. 2014(11)
[9]半球形沖壓件起皺因素的分析[J]. 李振杰. 鍛壓技術. 2014(05)
[10]旋輪軌跡和工藝參數(shù)對多道次拉深旋壓成形質量的影響研究[J]. 曾超,張賽軍,夏琴香,謝紅希. 鍛壓技術. 2014(01)
碩士論文
[1]封頭整體內(nèi)壓脹形實驗研究及數(shù)值模擬[D]. 趙春霞.太原理工大學 2008
本文編號：3602595
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