低活化钢U形件挤压工艺数值模拟及实验研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xcn1980
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聚变堆包层是实现聚变能利用和氚燃料增殖的关键部件,而低活化钢则被认为是未来聚变堆包层的首选结构材料。低活化钢具有较强的抗高能中子辐照能力、低活化、良好的机械性能和与冷却剂、增殖剂等具有良好的相容性等优点。聚变堆包层第一壁有数目众多的冷却流道组成,由于其特殊的工况对制造精度和力学性能要求较高。目前第一壁主要采用机加成形,加工效率低、材料利用率低、容易破坏金属内部流线造成其机械性能的降低。  本文对低活化钢进行了热压缩实验,根据所得数据进行了低活化钢力学本构方程的构建,为之后的研究奠定基础。提出采用挤压工艺成形具有第一壁包层流道特征尺寸的U形件,并通过数值模拟和试验相结合的方法进行研究。通过Deform-3D软件进行了U形件成形过程仿真模拟,分析了U形件成形过程的金属流动和充填机制、最大应力和最大应变的分布等。独自设计了挤压工装,采用模拟得到的最佳实验参数进行了挤压实验,并测定样件成形尺寸和力学性能。  研究结果表明:采用挤压工艺能够获得良好的U形件样件,模具结构设计合理,试验和模拟结果吻合,材料利用率提高到90%以上,而且生产效率高,机械性能好;样件的尺寸精度符合设计标准,整体误差较小,其中对U形件尺寸要求最高的垂直通道截面面积和转角通道截面面积误差均在5%以内。研究工作为第一壁工程化生产提供了新的思路和参考,能够满足较大批量的生产要求,具有广阔的应用前景。
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