外文翻譯中文版---關(guān)于經(jīng)旋壓成型生產(chǎn)的高強(qiáng)度薄壁鋼管缺陷發(fā)展的研究.doc

關(guān)于經(jīng)旋壓成型生產(chǎn)的高強(qiáng)度薄壁鋼管缺陷發(fā)展的研究K.M.RajanandK.Narasimhan摘要旋壓成型已經(jīng)作為一種有良好發(fā)展前景，經(jīng)濟(jì)的金屬成型技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)。因?yàn)樗軌蛱峁└邚?qiáng)度，高精度，具有優(yōu)良表面光潔度的薄壁管。本文介紹了經(jīng)旋壓成型生產(chǎn)的高強(qiáng)度SAE4130鋼管的實(shí)驗(yàn)觀察研究。主要觀察的缺陷是魚尾紋、過(guò)早破裂、直徑增長(zhǎng)、微裂紋和宏觀裂紋。本文通過(guò)各種失效模式分析各類缺陷并從中獲取促成缺陷的各種因素。關(guān)鍵詞：金屬成形包含物專家系統(tǒng)顯微結(jié)構(gòu)表面加工引言旋壓成型是一種有發(fā)展空間、經(jīng)濟(jì)的金屬成形技術(shù)，能夠達(dá)到國(guó)防和航空航天工業(yè)發(fā)展需要的高比強(qiáng)度，高精密公差和優(yōu)良的表面光潔度的要求。相對(duì)較低的加工成本和高的金屬利用率要?dú)w功于無(wú)屑金屬成形技術(shù)，然而將低強(qiáng)度材料加工成高強(qiáng)度產(chǎn)品則要通過(guò)應(yīng)變硬化。旋壓成型是一個(gè)漸進(jìn)的形成過(guò)程，使用三維軋制過(guò)程的基本變化并結(jié)合軋制，剪切，彎曲成一體的操作。它既不像鐓鍛也像模鍛。旋壓成型本質(zhì)上是逐點(diǎn)塑性變形過(guò)程，致使一部分形成高變形的顯微結(jié)構(gòu)。隨著旋壓成型的進(jìn)行，材料的屈服強(qiáng)度、極限抗拉強(qiáng)度、硬度和相對(duì)延伸率都顯著提高。傳統(tǒng)上，管材的生產(chǎn)是通過(guò)熱擠壓、拉拔或皮爾格軋制等方式。然而若要通過(guò)熱擠壓生產(chǎn)出超出規(guī)定極限的薄管是不可能的。拉拔方式相對(duì)于擠壓方式既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)，因此對(duì)于較厚鋼管的生產(chǎn)，一般先冷擠壓，然后經(jīng)拉拔或皮爾格軋機(jī)完成。拉拔過(guò)程基本上是一個(gè)拉伸過(guò)程。在拉拔的過(guò)程中，微觀裂紋和缺陷從材料的內(nèi)部開(kāi)始傳播，最后導(dǎo)致材料的破壞。對(duì)于硬度較高的材料，每道拉拔工序都需要將斷面收縮率限制在10%以內(nèi)1，而且總的收縮率需要根據(jù)一系列的退火周期來(lái)確定。增加拉拔和退火工序都要增加相應(yīng)的生產(chǎn)成本。很顯然，用很難加工的材料通過(guò)拉拔方式來(lái)生產(chǎn)組件的成本很高。然而，如果對(duì)尺寸公差要求不高，用傳統(tǒng)的拉拔方式來(lái)生產(chǎn)管材也是可取的。而旋壓成型綜合了傳統(tǒng)管材生產(chǎn)方法的幾種優(yōu)勢(shì)。1概述旋壓成型用于生產(chǎn)具有精密尺寸公差的無(wú)縫管。無(wú)縫管,理論上來(lái)說(shuō)可以代表最終的可靠性2。利用旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行金屬剝皮和成品粗加工。金屬零件和芯軸一起旋轉(zhuǎn)（緊密的連在一起），滾珠和心軸連在一起，滾珠預(yù)先連到一臺(tái)電腦數(shù)值控制的旋壓機(jī)上。滾珠施加的壓縮力使粗加工后的金屬塑性提高。要達(dá)到變形金屬所需要的形狀和適當(dāng)?shù)谋诤?，就需要控制滾筒和芯軸之間的間隙。旋壓成型可以分為兩種截然不同的加工方式：拉旋成型和縮旋成型。在拉旋成型中，滾珠進(jìn)給和變形材料前進(jìn)的方向是同一個(gè)方向。變形材料受到拉應(yīng)力，同時(shí)受到滾珠給予的壓應(yīng)力。在縮旋成型中，滾珠進(jìn)給方向和變形材料前進(jìn)方向相反。材料在滾珠下處于壓縮狀態(tài)，而變形區(qū)外不受力的作用?？s旋成型技術(shù)目前被用作研究，圖示說(shuō)明如下：2正文本文介紹了關(guān)于用AISI4130鋼生產(chǎn)的高強(qiáng)度薄壁管旋壓成型過(guò)程中的故障和缺陷產(chǎn)生的原因的研究。研究還分析了能夠?qū)е鹿收虾腿毕莸母鞣N冶金和機(jī)械類因素。經(jīng)旋壓成型生產(chǎn)的管材常見(jiàn)的缺陷有：直徑增長(zhǎng)、過(guò)早破裂、結(jié)疤、魚尾紋和耳子3。其他形式的缺陷包括：膠件料厚不均、微裂紋和宏觀裂紋。先進(jìn)的三輥旋壓成型機(jī)能夠制造出精度高的管材4,5。然而像包含物和不均勻顆粒結(jié)構(gòu)等冶金類和材料因素能夠影響管材的質(zhì)量。此外，選擇不合適的變形參數(shù)也能夠影響管材延伸的質(zhì)量。本文將鋼的冶煉特性和生產(chǎn)高質(zhì)量的薄壁旋壓成型管聯(lián)系在一起5,6。3實(shí)驗(yàn)觀察由于具有可用性、較低的成本和較好的冷變形能力，SAE4130鋼被用來(lái)制造薄壁高強(qiáng)度無(wú)縫管，變形工具選擇壓力容器?？s旋成型技術(shù)在這此得到應(yīng)用。本文描述的研究工作所用的SAE4130鋼沒(méi)有經(jīng)過(guò)電渣冶煉法再冶煉。這些等級(jí)鋼的包含物級(jí)別以美洲試驗(yàn)材料協(xié)會(huì)45為依據(jù)，具體如下：硫化物氧化鋁硅酸鹽球狀氧化物厚薄厚薄厚薄厚薄1.50.52.51.01.51.50.5鋼中溶解氧、氮和氫的含量視分析結(jié)果而定，一般為：氧22ppm、氮110ppm、氫3ppm。外部構(gòu)造為三輥，內(nèi)部為四軸CNC旋壓機(jī)用于實(shí)驗(yàn)室工作。下圖為旋壓成型機(jī)的顯微照片。粗加工成品用較厚的材料進(jìn)行旋壓成型進(jìn)行鍛造加工，用錐形穿孔機(jī)穿孔，芯軸精加工，然后進(jìn)行淬火和回火。該流程經(jīng)過(guò)三個(gè)道次完成，而且不需要中間退火。每個(gè)到此的硬度和厚度減少百分比如下表：旋壓成型硬度和厚度縮減百分比道次坯料厚度（mm）成品厚度（mm）坯料硬度（HRC）成品硬度(HRC)縮減百分比（%）119.509.7521285029.754.87528305034.8752.00303160旋壓管經(jīng)過(guò)一系列變形厚度減少約88%，剪切和拉伸試驗(yàn)選用的材料是從整個(gè)管材上取的，見(jiàn)下圖：詳細(xì)的機(jī)械性能和尺寸精度如下表：旋壓成型管的機(jī)械性能和尺寸精度機(jī)械性能尺寸精度極限抗拉強(qiáng)度0.2%屈服應(yīng)力%彈性模量橢圓度平直度表面光潔度(MPa)(MPa)(mm)(mm)CLA(m)理論1200(min)900(min)6(min)0.2(max)0.15(max)-實(shí)際1250-1350950-11007-80.15-0.200.1-0.15N5-N64抗壓實(shí)驗(yàn)滿足一定力學(xué)性能和尺寸精度的管材需要進(jìn)行100%液壓測(cè)試。使管材受到10%的最大應(yīng)力，時(shí)間預(yù)計(jì)一分鐘，然后檢