發布日期：2020年3月31日

　　管帽廣泛應用於石油北工管路和電站管網中，鋼管管帽品質的好壞將直接影響到整個管網系統的完整性及安全性。隨着高壓、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-3D有限元成形分析軟件，對鋼管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策劃和實際生產中的難題供應依據。

　　1管帽熱成形數值模擬模型的建立

　　1.1模擬對象

　　模擬對象為中1219 mmx34 mm管帽，如圖1所示，參數分別為端部外徑1219mm，壁厚34 mm，總長381 mm，肩部長81mmo

　　1.2模具、坯料模型

　　采用三維建模軟件Pro/E進行模具和坯料的策劃.進行三維實體造型，並轉化為數值模擬軟件Deform-3D所需要的stl文件格式。1219 mmx34 mm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

　　材料在一定溫度範圍內的變形抗力，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。由變化材料一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，並根據這些數據繪製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。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。

　　2坯料加熱溫度的確定

　　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，成形後的工件表面品質下降，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l3]

　　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。隨着加熱溫度的升一高，壞料的強度極限降低，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後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500,600,800,9500C來研究加熱溫度對成形力與商品外形的影響，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。根據實際經驗，當加熱溫度超過1000℃時，對加熱設備也有很高的要求，還易造成模具表而氧化綜上聽

述，在成形載荷可以滿足的情況下，為達到最經濟的效果.坯料加熱溫度選擇950℃。