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热加工工艺:双金属复合管液压胀形工艺参数的优化设计

2022-11-23

【作 者】张阁;李兰云;肖彦英

【前 言】

双金属复合管是将两种不同的金属管材通过塑性变形或其他连接技术结合的新型管材[1],以满足强度高和具有耐腐蚀性、耐磨损等[2]严苛要求。 液压成形制造的双金属复合管具有内表面无擦伤和破坏、壁厚分布均匀等优点,在石油天然气工业中得到广泛的应用[3-4]。

近年来, 相关领域学者对双金属复合管制造工艺的参数优化进行了一定的研究。 雷凌云等[5]经基层和衬层理化分析和衬层壁厚分析后, 对热挤压工艺进行优化,调整后双金属复合管质量提高。 崔磊等[6]采用响应面法进行双金属波纹管液压成形多目标工艺参数优化研究,得到了最优工艺参数组合。倪兴健等[7]设计正交试验方案,确定试验因素对试验指标残余接触应力和壁厚分布均匀性的影响, 并得到优化的工艺参数组合。 陆晓峰等[8]通过正交试验法对20/316L 双金属复合管的拉拔工艺参数进行了优化分析, 得出优化后硬质合金模具比优化前的工作寿命高。 潘旭等[9]依据建压曲线对在役双金属复合管逐步建压试压以完成试压方案的优化。

传统的通过多次试制复合管的方法会增长优化改进的周期,耗费更多的人力、物力、财力,生产成本高。 正交试验设计是一种用于研究多因素不同水平的试验设计方法,能够科学地对试验进行整体设计、综合比较、统计分析。本文对胀形压力、初始间隙、衬管壁厚这三个重要的工艺参数进行正交试验设计与综合优化分析,从而得到最优参数组合,以用于指导液压成形法制造复合管的实际生产。

【结 论】

(1)对于残余接触应力这一指标的主次因素为胀形压力、衬管壁厚、初始间隙,其中胀形压力、衬管壁厚有显著影响,而初始间隙有一定影响;影响回弹的主次因素是胀形压力、初始间隙、衬管壁厚,其中胀形压力有显著影响,初始间隙和衬管壁厚影响较小。

(2)基于对各因素对试验指标的影响的正交试验分析,综合、平衡考虑残余接触应力和回弹,确定在本文参数设定条件下的优选工艺参数组合为:胀形压力为 170 MPa、初始间隙为 2 mm、衬管壁厚为 3 mm。

以下是正文:

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