大范文网 - 每天发现一点点
每天学习一点点!
  • 实习报告范文
  • 实习计划范文
  • 实习鉴定范文
  • 实习报告内容
  • 实习报告模板
  • 实习报告评语
  • 实习报告结尾
  • 实习报告题目
  • 实习协议书
  • 实习周记
  • 实习报告总结
  • 实习报告前言
  • 实习收获
  • 实习报告5000字
  • 实习报告4000字
  • 实习报告3000字
  • 实习报告2000字
  • 实习报告1000字
  • 大学生实习报告
  • 销售实习报告
  • 奥氏体不锈钢薄壁焊管焊轧结合工艺研究:奥氏体薄壁不锈钢管材

    分类:实习报告2000字 时间:2019-04-12 本文已影响

      【摘 要】运用应力理论分析对比轧制工艺相对于拉拔工艺的焊缝缺陷的补偿。提出奥氏体不锈钢薄壁焊管通过轧制工艺可以提高机械性能,从而在某些领域可以替代不锈钢薄壁无缝管。  【关键词】不锈钢焊管;奥氏体;焊缝缺陷;拉拔;轧制;应力与变形
      0.引言
      由于奥氏体不锈钢具有较强的耐腐蚀能力和良好的外观,被汽车和医疗行业所青睐。良好的耐蚀性使奥氏体不锈钢多应用于载体管,随着汽车和医疗行业的不断发展奥氏体不锈钢使用环境压力越来越高。但在现有情况下,高压环境多采用奥氏体不锈钢无缝管。汽车的轻便化和医疗器械的灵巧化,就要求奥氏体不锈钢管越来细,越来越薄。薄壁奥氏体不锈钢无缝管加工工艺复杂,加工成本高,产量低,其产量已不足以满足日益增长的奥氏体不锈钢薄壁管的需求。并且其高昂的价格也制约了奥氏体不锈钢薄壁管的发展。奥氏体不锈钢焊管打破了生产无缝管管坯的烦琐过程,直接可以生产出具有连续长度的薄壁管坯,其后续成品加工常采用生产效率快的拉拔工艺,但由于加工方法的限制加工后的性能远不如轧制的奥氏体不锈钢无缝管,用轧制工艺代替拉拔工艺从而提高奥氏体不锈钢焊管成品性能是本文论证的要点。
      1.不锈钢薄壁焊管
      1.1奥氏体
      奥氏体不锈钢为铁碳(碳含量小于8%)合金,碳溶于γ-Fe中形成的固溶体—“奥氏体”,其晶格为面心立方,显微镜下多边形晶粒,晶界较F平直。所以奥氏体不锈钢塑性好,是压力加工所需要组织。
      1.2焊接
      焊接:实质是用加热或同时加压并用或不用填加材料使焊件达到原子或离子结合的一种加工方法。其生产率高,便于实现机械化,自动化。不锈钢连续焊接常采用氩弧焊。
      焊接组织与性能的变化:
      1.2.1溶合区
      焊缝与母材交界区,局部熔化(半熔化区)。
      组织:铸造组织+受热长大的粗晶。导致晶粒大小不均,化学成分不均(尤其异种金属)。
      性能:在焊接过程中产生的性能最差部位。脆硬性高,塑性较低。
      1.2.2热影响区
      (1)过热区:温度远高于相变温度,晶粒产生急剧长大。
      组织:过热组织。
      性能:塑性韧性下降, 对于易淬硬钢材,危害更大。是焊接过程中产生的性能较差部位。
      (2)正火区:
      组织:发生重结晶,晶粒细化,正火组织。
      性能:机械能提高。
      (3)部分相变区:
      组织:部分相变,晶粒不均。
      性能:稍差。
      焊接及后续的拉拔过程中,裂纹大多数处于管子焊缝两侧靠近熔合线的热影响区轴向条带上,还有极少数位于焊管的其它部位。这重致命的性的缺陷是导致焊拔管性能下降的主要原因。薄壁焊管的对接纵焊缝,其焊接残余应力分布为焊缝热影响区呈现出轴向拉应力,母材为残余压应力。只有后续加工为压应力时,才可以抵消一部分拉应力。
      2.拉拔
      拉拔:在外加力的作用下,迫使金属坯料通过模孔,以获得响应形状与尺寸的制品的塑性加工方法。管材拉拔主要分为空拉和衬拉。
      管材拉拔时的应力与变形:
      2.1空拉时的应力分布
      空拉时的主应力为两向压,一向拉的应力状态,主变形则根据壁厚增加或减小,可以是两向压缩、一向延伸或压缩、两向延伸的变形状态。
      2.2衬拉(以游动芯头拉拔为例)的应力与变形
      游动芯头拉拔时,管子在变形区的变形过程与一般衬拉不同,变形区可部5部分。
      Ⅰ、空拉区,在此区管子的内表面不与芯头接触。此区的受力情况及变形特点与空拉管的相同(如图一)。
      Ⅱ、减径区,管坯在该区进行较大的减径,同时也有减壁,减壁量大致等于空拉区的壁厚增量。因此可以近似地认为该区终了断面处管子壁厚与拉拔前的管子壁厚相同。
      Ⅲ、第二次空拉区,管子由于拉应力方向的改变而稍微离开芯头表面。此区的受力情况及变形特点也与空拉管的相同。
      Ⅳ、减壁区,主要实现壁厚减薄变形。
      Ⅴ、定径区,管子只产生弹性变形。
      从如上的应力分析可知,拉拔工艺的主应力——轴向拉应力,和焊接残余应力分布为焊缝热影响去呈现出轴向拉应力叠加,使管材更容易出现裂纹,从而使焊拔管的机械性能远远低于轧制的奥氏体不锈钢无缝管。
      3.管材冷轧
      冷轧是生产高精度、高表面质量和不锈钢薄壁无缝管材的主要方法,与拉拔相比,冷轧管法具有有利于发挥金属的最佳应力状态。
      3.1轧制过程中坯料受力分析(以三辊行星轧机为例)
      三辊行星轧制过程中坯料受到三向压应力的作用,这样有利于坯料的变形和对坯料中微小气孔和疏松的压合(焊管中的焊缝尤其需要这种加工方法来弥补先天的不足),但这种压应力具体的分布、大小和非接触区应力状态却很难获知。通过模拟计算可以获得三个主应力的大小和方向,进而得知应力分布状态。
      应力值的正负表示应力状态,其中负值表示压应力,正值表示拉应力,在与轧辊相接触的位置,如图四中的1~3处,为三向压应力状态,有利于坯料的集中变形;在即将与轧辊接触和即将与轧辊分离的过渡区,为一向拉应力两向压应力状态,即轴向处于拉应力状态,切向和径向处于压应力状态,有利于坯料的轴向前进。在两辊间的坯料由于受到两侧坯料的影响,处于三向拉应力状态,但由于该值较小 ,仅为三向压应力的1/5左右,同时随着坯料的旋转处于拉应力状态的坯料又很快旋转到轧辊下而转变为三向压应力状态,因此局部较小的拉应力的状态不会影响到坯料的成形质量。
      3.2焊轧管与焊拔管金相分析
      分别对焊接(如图一)、轧制(图二)、拉拔(图三)管样对管材的焊缝部位进行金相对比。
      图一 图二 图三
      焊接管材焊缝与 焊轧管焊缝与 焊拔管焊缝与
      母材组织形貌 母材组织形貌 母材组织形貌
      从如上组织形貌上可以明显看出焊轧管的焊缝与母材的组织形貌更接近,性能更好。
      4.结论
      通过如上分析可知用轧制工艺代替拉拔工艺作为奥氏体不锈钢薄壁焊管的后续加工,可以明显的改善奥氏体不锈钢薄壁焊管焊缝的组织形貌,使焊缝和母材的组织更接近,从而提高管材的综合性能。在更广阔的领域里替代奥氏体薄壁不锈钢无缝管,加速不锈钢薄壁管发展。
      【参考文献】
      [1]马怀宪.金属塑性加工学—挤压、拉拔与管材冷轧.
      [2]夏承钰,刘晓波,朱广宇.奥氏体不锈钢冷凝焊管在生产中的致裂原因.
      [3]李冰,杨志,刘化民,张士宏,张金利.三辊行星轧制运动和管坯变形规律的仿真模拟.塑性工程学报,2005,10.

    相关热词搜索:奥氏体 薄壁 焊管 不锈钢

    奥氏体不锈钢薄壁焊管焊轧结合工艺研究:奥氏体薄壁不锈钢管材相关文章