基于Oyane准则的三通阀体横向法兰热成形起裂分析

针对石油管道中关键的AISI-5140三通阀体多向加载过程中起裂问题,建立了多向加载成形的热力耦合刚粘塑性三维有限元模型,通过改变多组凸模加载顺序,选择合适的三通阀体多向模锻的加载路径,确定了上凸模先工作、水平凸模后工作的加载工艺。针对三通阀体成形缺陷中突出的横向法兰热锻起裂缺陷现象,采用体积成形Oyane断裂准则,设计虚拟正交试验,对阀体成形过程中的开裂进行预测,研究成形过程中加载速度、加载温度、摩擦因子等因素对缺陷形成影响。模拟结果表明,成形末期阀体横向法兰端下缘是材料起裂危险区域,法兰端起裂趋势随着摩擦因子的增大而增大,随着凸模加载速度和坯料初锻温度的增大而减小。试验结果表明,合理的加载顺序和工艺参数可以有效提高三通阀体的成形质量。