北方重工业集团为国内生产P92管材的主要生产基地,其生产的P92管材因具有较高的强度、塑韧性、高温抗氧化性等,被广泛应用到热电锅炉的加热器、再热器、1000MW机组主蒸汽管道等四大管道零部件。P92管材通常采用挤压成形,故挤压成形质量直接影响产品的最终性能。通过软件模拟的方式可以以很低的成本实现对挤压产品的质量预测,利用模拟结果实现对生产的各个环节工艺参数进行制定和优化,缩短产品研发周期,提高产品最终质量,为我国自主研发高端材料产品,追赶世界先进水平提供活力。本文利用Deform软件,结合现场实际生产工艺条件,以现场生产的某一规格P92管材为研究对象,通过模拟挤压过程中管材金属的流动规律,揭示实际管材产品在挤压过程中的温度场、应力场、应变场、速度场、位移场等;另一方面,以对挤压过程成形质量影响的关键因素(模具锥角、摩擦系数、挤压温度、挤压速度)为变量,通过模拟分析关键因素对金属流动过程中温度场、应变场等的影响,为实际挤压过程中模具结构尺寸及挤压工艺参数的优化提供依据。本文中模拟过程中的环境参数及设备、模具、工件结构完全按照生产中的实际参数进行设定,通过与实际挤压力、温度等可测参数进行校核,所建立的模型是可靠。通过金属流动规律模拟分析的结果表明:管材挤压前存在温度降低过程,外部温降达到了300℃,内部温降仅为30℃左右,在挤压初期使得工件产生较为严重的温度不均匀现象;挤压过程中,管材内外壁温度先降低后升高,最高温度分别是1000℃、970℃,最低温度分别为630℃、680℃,管材中心温度几乎不变。随着挤压过程的进行,管材从外壁到内壁等效应变逐渐增加,内壁应变最大,最大值为3.2;等效应力先增加后减小,内外壁应力最大值分别为348 MPa和396 MPa;挤压力先增加后减小最后保持平稳,平稳值约为1.82×10~7 N。随着挤压过程的进行,管材金属的流动速度不断增加,最大值约为470 mm/s,相对而言,壁中心金属流动速度比内外壁金属流动速度大;从内到外,金属的径向位移先增加后减少,然后再向反方向不断增加,其中外壁的位移差最大,最大值约为275mm;金属的轴向位移不断增加,相对而言,中心区域金属的轴向位移稍大。在挤压过程中,模具锥角、摩擦系数、挤压速度、挤压温度是影响管材挤压成形质量的关键因素。通过在模具凹模锥角为30°,45°,60°,摩擦系数为0.02,0.04,0.06,挤压比为4,8,挤压速度为40 mm/s,60 mm/s,80 mm/s,挤压温度为1210℃,1250℃,1290℃条件下的模拟对比分析发现,当模具锥角为60,摩擦系数为0.02,挤压比为4,挤压速度为40 mm/s,挤压温度为1290℃时,P92管材金属流动的位移差、速度差、等效应变差、等效应力、挤压力、温度差最小,管材的挤压成型性能最好。