典型體積成形工藝碳排放模型研究.pdf

1、近年來,隨著各國向工業(yè)化邁進(jìn)的步伐不斷加快,傳統(tǒng)工業(yè)的轉(zhuǎn)型問題也越來越受到人們的重視。自2003年英國能源白皮書《我們能源的未來:創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)》首次提出“低碳經(jīng)濟(jì)”概念后,以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的“低碳經(jīng)濟(jì)”(Low-Carbon Economy,LCE)成為全球熱點(diǎn),發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大勢所驅(qū),并逐漸成為各國各級(jí)決策者的共識(shí)。目前,國內(nèi)外對(duì)低碳制造的研究主要集中于低碳設(shè)計(jì)理論與方法、制造系統(tǒng)低碳優(yōu)化理論、低碳加工技

2、術(shù)及裝備、碳足跡評(píng)估與低碳制造定量分析四個(gè)方面。
　　本文以低碳加工技術(shù)及裝備為切入點(diǎn),以體積成形工藝為研究對(duì)象,對(duì)擠壓工藝、鐓粗工藝和模鍛工藝進(jìn)行了能耗及碳排放的分析,通過一定的簡化和假設(shè),主要獲得了以下成果和結(jié)論:
　　(1)建立了擠壓管材和棒材成形工藝的能耗及碳排放模型。將建立擠壓碳排放模型簡化為建立擠壓過程中的能量消耗模型,通過分析擠壓過程中的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)將擠壓過程分段化,并運(yùn)用響應(yīng)面法篩選出不同的工藝參數(shù),通過軟件

3、ProE建模和deform有限元分析獲得擠壓管材的能量消耗值,將模擬結(jié)果與理論模型進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,并通過擬合的方法對(duì)理論模型進(jìn)行優(yōu)化,提高了模型的準(zhǔn)確性,再將擠壓管材的能量消耗模型推廣到擠壓棒材加工中,從而建立擠壓工藝的碳排放模型,并通過熱擠壓實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了熱擠壓管材模型的正確性和可行性。
　　(2)建立了鐓粗圓棒和圓環(huán)件成形工藝的能耗及碳排放模型。將建立鐓粗工藝碳排放模型的工作簡化為建立鐓粗過程中的能量消耗模型,對(duì)圓柱棒料鐓粗和圓環(huán)件

4、鐓粗分別考慮,運(yùn)用響應(yīng)面法篩選出不同的工藝參數(shù),并分別進(jìn)行鐓粗實(shí)驗(yàn),將得到的圓棒和圓環(huán)鐓粗的能量消耗值與理論模型計(jì)算值和deform有限元模擬分別進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)理論模型計(jì)算出的能耗比有限元計(jì)算結(jié)果更加接近實(shí)驗(yàn)值,從而證明了圓棒鐓粗和圓環(huán)件鐓粗能耗及碳排放模型的準(zhǔn)確性。
　　(3)建立了輪盤件開式模鍛工藝的碳排放模型。將開式模鍛工藝進(jìn)行階段化劃分,并從金屬的流動(dòng)規(guī)律、應(yīng)力應(yīng)變場變化和變形過程本身入手,對(duì)不同階段進(jìn)行分析,結(jié)合擠壓工藝