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近年来,随着船舶和石化、燃气等行业的发展,作为液体、气体的输送管道的弯管得到了广泛的应用。管材在弯曲时,由于管壁内侧和外侧受力性质的不同,导致管壁内外侧承载压力不同。弯头作为管道系统弯曲时主要的连接件之一,关系到整个系统的平稳运行,因此弯头的结构设计十分重要。提高弯头的成形制造水平和生产率是管件生产企业加快关键技术改造步伐的主要内容。通过使用ABAQUS有限元仿真软件的数值模拟,并结合试验验证的方法对弯头的热推制成形过程进行了系统的模拟,根据模拟结果提出优良的成形工艺参数,并分析了这些工艺参数(如推制温度、推制速度、摩擦系数)对弯头成形过程的影响程度。
主要研究的内容和结果如下：
采用渐开线的变异作为芯棒扩径成形段的中轴线,其主要的设计思想是由无限大曲率半径逐渐减小到矫正段曲率半径,这样有利于扩径过程中金属的流动,使弯头内弧金属材料能够充分流向外弧,从而避免了热推弯头机变形弯头时弯头外侧受拉减薄、内侧受压增厚的壁厚不均匀现象,保证了外径的圆度和壁厚的均匀性。
采用控制变量法对中轴线的设计进行优化,选取优良的设计进行模拟。
通过有限元模拟软件Abaqus并结合正交试验法对不同工艺参数下弯头成形过程进行了模拟。模拟结果表明：推制温度过高会导致管坯容易起皱,过低会导致开裂
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