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高压气瓶收口塑性成形数值模拟与缺陷预测

蔡九茂  
【摘要】:本课题源于上海市某气瓶厂基于钢制气瓶和铝制气瓶的产品质量改进项目。 高压气瓶作为安全生产的重要组成设备,属于特种设备范畴,作为典型的储运设备,在国民经济中起到了越来越重要的作用。由于气瓶本身主要用来储存高压气体,所以生产气瓶过程中对气瓶质量的控制要求极为严格。这就要求气瓶成形过程要严格控制,保证科学性和统一性,同时也对检测设备提出了更高的要求。高压气瓶成形主要有两种方法,即挤压成形和旋压成形,这两种方法都是无切削成形,性能优于焊接气瓶。旋压成形和拉伸挤压成形占据了国内气瓶成形90%的份额,本文对两种加工气瓶的成形加工方法进行了探讨,所以对气瓶塑性成形研究具有普遍意义。 根据高压气瓶要求安全性高,成形复杂的特点,本文以在工厂实践的基础上,仔细观察气瓶生产过程,对核心工艺进行研究,分析了影响气瓶成形的主要参数。旋压成形主要参数包括旋轮轮廓,旋压温度,主轴转速,旋压进给速度,旋压道次等;拉伸挤压成型主要参数包括缩口系数,加热温度,润滑摩擦系数,挤压速度等。通过对气瓶成形特点的分析研究,初步分析了造成成形缺陷的关键因素。利用有限元数值模拟技术,对实际生产过程进行必要的简化,建立了旋压气瓶和拉伸挤压气瓶的有限元模型,利用有限元模拟分析软件Abaqus进行了旋压成形模拟,用Deform软件进行了挤压拉伸模拟,分析了成形机理和成形过程中的受力情况,提出了各参数对成形缺陷的影响,为实际生产气瓶正常成形、预防成形缺陷提出了理论支持。 对于已经成形的气瓶,缺陷检测非常重要,水压试验正是为了确保气瓶质量而设计的检测方法,并且被国家确定为气瓶出厂检测必备设备。本课题组自行设计的水压试验设备,属于国内领先的技术,可以准确检测内表面褶皱缺陷气瓶,对气瓶内部裂纹,堆叠,气孔等缺陷也可以很好的检测。


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