合理設(shè)計(jì)頂頭材質(zhì)—抗磨耐熱球高壓化肥管的化學(xué)成分 ,抗磨耐熱高壓化肥管的化學(xué)成分 針對熱軋高壓化肥管均整機(jī)頂頭的工況條件和失效形式 .并通過試驗(yàn)研究該材質(zhì)的抗氧化性能 ,熱疲勞性能和抗磨熱性能 ;試驗(yàn)結(jié)果表明 ,抗磨耐熱球墨鑄鐵在800℃氧化增重速度為 2.410gm2h,不足 45鋼的1/2;該材質(zhì)頂頭的抗磨耐熱性能優(yōu)良 ,頂頭壽命達(dá)到45鋼的4倍。穿孔頂頭是高壓化肥管生產(chǎn)中消耗量 的關(guān)鍵工具之一高壓化肥管的質(zhì)量好壞,使用壽命的高低,對高壓化肥管的質(zhì)量、生產(chǎn)效率有很大的影響。因此,為了延長頂頭的使用壽命,減少不必要的損耗,對頂頭進(jìn)行表面改性,從而提高其表面硬度、耐磨性及抗氧化性。等離子噴涂技術(shù),可以有機(jī)的將基體與表面涂層的特點(diǎn)結(jié)合起來,發(fā)揮兩類材料的綜合優(yōu)勢,獲得理想的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
       因此本論文采用高壓化肥管金屬陶瓷顆粒作為穿孔頂頭的噴涂材料,對噴涂后的頂頭進(jìn)行溫度場及應(yīng)力場的數(shù)值模擬。應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件對穿孔頂頭等離子噴涂及冷卻過程進(jìn)行數(shù)值模擬。高壓化肥管建立計(jì)算模型時(shí),采用沿噴涂方向小逐段前進(jìn),厚度方向小逐層疊加來模擬真實(shí)的噴涂及沉積過程,得到涂層連續(xù)移動的基體和涂層的溫度場分布及熱應(yīng)力分布。同時(shí),為了進(jìn)一步得到優(yōu)質(zhì)的復(fù)合涂層,計(jì)算過程中通過改變基體溫度,更換涂層材料,分析比較不同情況下頂頭的溫度場和應(yīng)力場分布。結(jié)果表明WC作為鋁管涂層材料,基體溫度為室溫30℃時(shí),隨著噴涂的進(jìn)行,熱影響區(qū)域逐漸增大,模型的不同區(qū)域由于熱積累噴涂后表面 溫度增加。高壓化肥管噴涂過程中,噴涂處涂層附近產(chǎn)生較大熱應(yīng)力,噴涂結(jié)束,應(yīng)力逐漸減小。高壓化肥管頂頭經(jīng)800冷卻至室溫時(shí),頂頭涂層和涂層周圍產(chǎn)生殘余應(yīng)力, 殘余應(yīng)力出現(xiàn)在鼻部與徑帶連結(jié)處的涂層附近。對基體預(yù)熱至200℃后進(jìn)行噴涂,噴涂過程中涂層溫度明顯升高,熱應(yīng)力減小,頂頭經(jīng)1800冷卻至室溫,殘余應(yīng)力大大減小。Al2O3作為涂層材料,基體溫度為室溫時(shí),所得溫度場及應(yīng)力場結(jié)果與WC作為涂層材料時(shí)基本相同。對6016鋁合金進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn),分析不同應(yīng)變速率對高壓化肥管力學(xué)性能的影響,建立了6016鋁合金Johnson-Cook本構(gòu)模型及其斷裂應(yīng)變模型,并對鋁合金薄壁方管軸向沖擊載荷下的吸能特性進(jìn)行分析,研究鋁合金方管的壁厚、長度和沖擊速度對其吸能特性的綜合影響。結(jié)果表明,高壓化肥管鋁合金流動應(yīng)力對應(yīng)變率敏感性較低,但斷裂應(yīng)變對應(yīng)變率具有一定的敏感性。高壓化肥管在軸向沖擊載荷下,鋁合金薄壁方管出現(xiàn)漸進(jìn)屈曲變形,具有較好的吸能特性。但隨著厚度、長度和沖擊速度的增加,鋁合金方管容易出現(xiàn)混合變形模式,吸能特性有所降低。