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、過早破裂、直徑增長、微裂紋和宏觀裂紋。本文通過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)品則要通過應(yīng)變硬化。旋壓成型是一個(gè)漸進(jìn)的形成過程，使用三維軋制過程的基本變化并結(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)是通過熱擠壓、拉拔或皮爾格軋制等方式。然而若要通過熱擠壓生產(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。拉拔過程基本上是一個(gè)拉伸過程。在拉拔的過程中，微觀裂紋和缺陷從材料的內(nèi)部開始傳播，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拉拔方式來生產(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縫管。無縫管,理論上來說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)的管材常見的缺陷有：直徑增長、過早破裂、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鋼被用來制造薄壁高強(qiáng)度無縫管，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鋼沒有經(jīng)過電渣冶煉法再冶煉。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