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通过对316不锈钢管的硬度和摩擦性质分析,得出以下结论: (1)高温硬度实验表明316不锈钢管随作用温度的升高,其钢组织变软,硬度降低。 (2)常温摩擦实验表明在不同摩擦副存在条件下,摩擦副GCr15-316钢展现出良好的摩擦性质,GCr15作为与316不锈钢管 的对磨材料。 (3)高温摩擦实验表明316不锈钢管的摩擦性能随工作温度的升高不断下降,在高温摩擦工作场合中,一般操作温度不宜高于200℃ 通过光学显微镜对高温摩擦后的316钢试样盘磨损形貌进行观察分析,如图9所示。由图可知,316钢试样盘的磨痕宽度随实验温度的变化而发生变化。在摩擦温度分别为23、100、200、300、400℃时,316不锈钢管试样的磨痕随着温度的升高逐渐变宽,分别是0.85、1.00、1.10、1.21和1.39mm,具有明显变宽的趋势。说明随着温度的增加316不锈钢管的表面塑性变形增加。这是由于提高温度导致316钢组织变软,以致在摩擦实验中加剧了摩擦副与试样间的黏着,而在随后的磨损过程中,摩擦副与试样间发生了不同程度的物质转移,导致不锈钢管试样磨痕增大。
以316不锈钢管为研究对象,采用火花直读光谱仪检测316不锈钢管的基本成分,利用高温真空硬度计对316不锈钢管不同温度下的维氏硬度进行测试与分析,采用金相显微镜对316不锈钢管的组织结构进行分析。分别以GCr15钢、440C钢、316不锈钢管、304不锈钢管球为摩擦副,与316不锈钢管圆盘在 摩擦磨损试验机上进行球盘摩擦实验。结果表明:干摩擦条件下,316不锈钢管的表面耐磨性能优于304不锈钢管,弱于GCr15钢与440C钢。316不锈钢管与GCr15钢的高温摩擦实验表明:316不锈钢管的耐磨性能随摩擦温度的升高逐渐降低。温度的升高导致316钢组织变软,以致加剧试样与摩擦副之间的黏附黏着,导致严重磨损。 不锈钢管有着良好的耐腐蚀性能,优异的加工性能,在多个领域得到了广泛的应用。奥氏体不锈钢管是不锈钢管中使用量和生产量 的一种钢材,以其优异的耐腐蚀性能和加工成型性能成为现代工业中重要的工程材料之一。奥氏体不锈钢管是面心立方结构,无磁性,它的含铬量在17%~25%之间,含镍量在8%~25%之间。它在室温下的组织为奥氏体,有着良好的塑性以及焊接性。由于其不但具备优良的耐腐蚀性能,而且有着良好的力学性能和加工性能,从而在机械设备领域获得了广泛的应用。
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不锈钢管成形的生产方法具有节材节能和提高产品质量等优点,但在成形过程中管坯金属的变形行为非常复杂,理论分析比较困难 采用理论分析与实验研究相结合的方法,通过大量的实验研究总结出不锈钢管成形参数化的速度场,然后用能量法及主应力进行求解,前苏联学者采用此法。 采用近似理论分析方法,主要是假设变形是轴对称或是平面状态,采用主应力或上限法进行求解,对解析解再乘以系数进行修正。这种方法实质上只能近似求解出远离过渡区域的主管、支管以及对称面上金属的变形,日本及中国学者常采用此法。 数值模拟仿真计算,主要采用有限元法,美国及韩国学者常采用此法。 这三种方法各有优缺点,适合不同的场合。 一般地,在工艺设计、定性讨论成形规律及计算成形力的时候采用前两种方法,而要深入地定量研究成形规律、揭示应力应变的分布以及优化工艺和模具结构时,就需要进行有限元模拟。有限元法是数值分析方法中应用为广泛并且 有生命力的一种方法。近20年来,人们在有限元的理论、单元类型、材料本构关系、接触模型以及算法上进行了大量的研究,使它在金属成形分析中的应用范围不断扩大,从20世纪70年代到80年代中后期主要还是只能解决平面问题和轴对称问题,到了90年代已经能够解决较为复杂的三维问题,目前正在不断提高计算效率和精度,开始向实用化方向发展。 有限元法的基本原理是将欲求解未知场变量的不锈钢管连续介质划分有限个单元,单元用节点连接,每个单元内的场变量通过插值函数有节点值确定,单元之间的作用力由节点传递,根据虚功原理或者能量泛函的变分原理尽量单元的运动方程或刚度方程,然后对各单元进行集成而形成问题的整体运动方程或整体刚度程, 进行数值求解得到基本知量(一般是位移)的节点值,进而求得其他场变量的值。
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