合理設(shè)計(jì)頂頭材質(zhì)—抗磨耐熱球石油裂化管的化學(xué)成分 ,抗磨耐熱石油裂化管的化學(xué)成分 針對(duì)熱軋石油裂化管均整機(jī)頂頭的工況條件和失效形式 .并通過試驗(yàn)研究該材質(zhì)的抗氧化性能 ,熱疲勞性能和抗磨熱性能 ;試驗(yàn)結(jié)果表明 ,抗磨耐熱球墨鑄鐵在800℃氧化增重速度為 2.410gm2h,不足 45鋼的1/2;該材質(zhì)頂頭的抗磨耐熱性能優(yōu)良 ,頂頭壽命達(dá)到45鋼的4倍。穿孔頂頭是石油裂化管生產(chǎn)中消耗量 的關(guān)鍵工具之一石油裂化管的質(zhì)量好壞,使用壽命的高低,對(duì)石油裂化管的質(zhì)量、生產(chǎn)效率有很大的影響。因此,為了延長(zhǎng)頂頭的使用壽命,減少不必要的損耗,對(duì)頂頭進(jìn)行表面改性,從而提高其表面硬度、耐磨性及抗氧化性。等離子噴涂技術(shù),可以有機(jī)的將基體與表面涂層的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái),發(fā)揮兩類材料的綜合優(yōu)勢(shì),獲得理想的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
       因此本論文采用石油裂化管金屬陶瓷顆粒作為穿孔頂頭的噴涂材料,對(duì)噴涂后的頂頭進(jìn)行溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬。應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對(duì)穿孔頂頭等離子噴涂及冷卻過程進(jìn)行數(shù)值模擬。石油裂化管建立計(jì)算模型時(shí),采用沿噴涂方向小逐段前進(jìn),厚度方向小逐層疊加來(lái)模擬真實(shí)的噴涂及沉積過程,得到涂層連續(xù)移動(dòng)的基體和涂層的溫度場(chǎng)分布及熱應(yīng)力分布。同時(shí),為了進(jìn)一步得到優(yōu)質(zhì)的復(fù)合涂層,計(jì)算過程中通過改變基體溫度,更換涂層材料,分析比較不同情況下頂頭的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布。結(jié)果表明WC作為鋁管涂層材料,基體溫度為室溫30℃時(shí),隨著噴涂的進(jìn)行,熱影響區(qū)域逐漸增大,模型的不同區(qū)域由于熱積累噴涂后表面 溫度增加。石油裂化管噴涂過程中,噴涂處涂層附近產(chǎn)生較大熱應(yīng)力,噴涂結(jié)束,應(yīng)力逐漸減小。石油裂化管頂頭經(jīng)800冷卻至室溫時(shí),頂頭涂層和涂層周圍產(chǎn)生殘余應(yīng)力, 殘余應(yīng)力出現(xiàn)在鼻部與徑帶連結(jié)處的涂層附近。對(duì)基體預(yù)熱至200℃后進(jìn)行噴涂,噴涂過程中涂層溫度明顯升高,熱應(yīng)力減小,頂頭經(jīng)1800冷卻至室溫,殘余應(yīng)力大大減小。Al2O3作為涂層材料,基體溫度為室溫時(shí),所得溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果與WC作為涂層材料時(shí)基本相同。對(duì)6016鋁合金進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn),分析不同應(yīng)變速率對(duì)石油裂化管力學(xué)性能的影響,建立了6016鋁合金Johnson-Cook本構(gòu)模型及其斷裂應(yīng)變模型,并對(duì)鋁合金薄壁方管軸向沖擊載荷下的吸能特性進(jìn)行分析,研究鋁合金方管的壁厚、長(zhǎng)度和沖擊速度對(duì)其吸能特性的綜合影響。結(jié)果表明,石油裂化管鋁合金流動(dòng)應(yīng)力對(duì)應(yīng)變率敏感性較低,但斷裂應(yīng)變對(duì)應(yīng)變率具有一定的敏感性。石油裂化管在軸向沖擊載荷下,鋁合金薄壁方管出現(xiàn)漸進(jìn)屈曲變形,具有較好的吸能特性。但隨著厚度、長(zhǎng)度和沖擊速度的增加,鋁合金方管容易出現(xiàn)混合變形模式,吸能特性有所降低。

       探索石油裂化管復(fù)雜的幾 何、材料和接觸邊界等多重非線性的變形過程與規(guī)律，不僅是現(xiàn)代軋機(jī)設(shè)計(jì)的核心，也是具有實(shí)際意義的課題。本文首先綜述了國(guó)內(nèi)外有關(guān)輥彎制管技術(shù)開發(fā)和研究、成型理論、成型過程計(jì) 算機(jī)模擬和可視化技術(shù)的進(jìn)展。進(jìn)一步完善了基于修正拉格朗日法的彈塑性大變形樣 條有限條方法，修正了相應(yīng)的計(jì)算列式；建立了具有“流動(dòng)”特性的全程模擬模型，體現(xiàn)了冷彎成型從帶材咬入、軋輥?zhàn)饔孟伦冃蔚匠隹诔尚偷倪^程，首次實(shí)現(xiàn)了輥彎 成型全流程的數(shù)值模擬；與原有分段組合模型進(jìn)行了對(duì)比并定性分析了誤差，石油裂化專用管與相關(guān) 文獻(xiàn)提供的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，得到良好的吻合；針對(duì)影響輥彎制管成型的不同 參數(shù)，進(jìn)行了系統(tǒng)研究與一般規(guī)律的探討，其模擬結(jié)果對(duì)實(shí)際生產(chǎn)和現(xiàn)代化孔型設(shè)計(jì) 具有指導(dǎo)意義。本文將面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法引入大型數(shù)值模擬計(jì)算，以類的形式封裝了計(jì) 算部分，大大提高了程序的模塊化程度，易于程序的增刪和維護(hù)；VC++環(huán)境下，開發(fā)了良好的用戶界面，引入了跨平臺(tái)移植的OpenGL圖形庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算過程的顯 示與跟蹤，以曲面、曲線形式顯示和分析模擬結(jié)果；為了保證程序的穩(wěn)定性和適用廣 泛，化肥專用管實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫拼接”和動(dòng)態(tài)對(duì)象、數(shù)組的申請(qǐng)等方法，對(duì)圖形曲線進(jìn)行了顏色、反走樣、融合與消隱等處理。總之，本文通過理論分析和與文獻(xiàn)結(jié)果對(duì)比，證明了流動(dòng)模型與基于修正拉格 朗日法的彈塑性大變形樣條有限條方法的有效性和可靠性，結(jié)合可視化技術(shù)，不僅方 便輥彎制管系統(tǒng)工具設(shè)計(jì)，而且降低了試制成本和設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，為現(xiàn)代化設(shè)計(jì)提供了科 學(xué)分析的理論依據(jù)。