核反应堆压力容器一体化底封头的近净成形锻造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种核反应堆压力容器一体化底封头的近净成形锻造方法。
【背景技术】
[0002] 目前，百万千瓦核反应堆的底封头部件都是分别制造过渡段和下封头两件锻件， 然后组焊成一体化底封头零件。由于过渡段和下封头的分体锻件结构尺寸大，焊接工作量 很大，在焊接过程中需要对过渡段和下封头反复预热和焊后热处理，大幅延长生产周期，提 高了生产成本，同时反复加热对锻件的机械性能也带来潜在风险。
[0003] 大型一体化底封头锻件由于深度尺寸很大，其底封头开口端到底部距离大于底封 头最大外径，这样常规的板坯冲压拉伸成形底封头的工艺方案已不能满足要求，为此进行 了大量数值模拟和物理模拟试验，开发出控制金属流动状态，保证锻件的饱满程度与余量 最小化的控制成形锻造工艺方案，并已成功投产。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种核反应堆压力容器一体化底封头的近净 成形锻造方法，利用本方法可锻造出一体化整体底封头锻件，而且其锻件形状与零件形状 相接近，提高了锻造效率，降低了生产成本，保证了锻件的机械性能。
[0005]为解决上述技术问题，本发明核反应堆压力容器一体化底封头的近净成形锻造方 法包括如下步骤： 步骤一、确定整体底封头的特征尺寸参数，上口外径直径D0、上口内径直径D1、下口外 凸台直径D2、下口内凸台直径D3、内球面半径SR0、外球面半径SR1 ; 步骤二、制作预制坯料时的专用楔形锤头和下凹模，楔形锤头为柱形体并底面为圆弧 面，用于初始锻造底封头的内球面，使坯料能够与下凹模定位，楔形锤头按整体底封头内球 面半径SR0和上口内径直径D1尺寸制造；下凹模是内孔为圆弧球、外径为圆形的饼类结构 形状，用于初始锻造底封头的外球面，下凹模按整体底封头外球面半径SR1和下口外凸台 直径D2尺寸制造， 其中：下凹模上口外径直径D4=2X
【主权项】
1. 一种核反应堆压力容器一体化底封头的近净成形锻造方法，其特征在于本方法包括 如下步骤： 步骤一、确定整体底封头的特征尺寸参数，上口外径直径DO、上口内径直径D1、下口外 凸台直径D2、下口内凸台直径D3、内球面半径SR0、外球面半径SR1 ; 步骤二、制作预制坯料时的专用楔形锤头和下凹模，楔形锤头为柱形体并底面为圆弧 面，用于初始锻造底封头的内球面，使坯料能够与下凹模定位，楔形锤头按整体底封头内球 面半径SR0和上口内径直径D1尺寸制造；下凹模是内孔为圆弧球、外径为圆形的饼类结构 形状，用于初始锻造底封头的外球面，下凹模按整体底封头外球面半径SR1和下口外凸台 直径D2尺寸制造， 其中：下凹模上口外径直径D4=2X
下凹模下口外径直径D5=D4-300， 下凹模下口内径直径D6=D2+100， 下凹模内球面半径为SR1+850， 下凹模外球面半径为SR1+1100， 下凹模球面中心至底面距离为SR1+1150 ; 步骤三、制作整体底封头旋转锻造时的凸模、第一上锤头、第二上锤头和第三上锤头； 凸模的结构形状是凸球形，用于锻造底封头的内球面；凸模按整体底封头内球面半径SR0、 上口内径直径D1、下口外凸台直径D2和H1尺寸制造，其中H1为凸模底部距凸模上部球面 中心的高度，Hl=900?1000,凸模下口外径直径为D0,凸模上口内凸台直径为D2+100,凸模 上部球面半径为SR0,凸模底部距凸模上口内凸台平面高度为H1+SR0-250 ; 第一上锤头、第二上锤头和第三上锤头的结构形状是相隔90°分布的四爪形，第一 上锤头用于初始旋转锻造底封头外球面；第二上锤头用于再次旋转锻造底封头外球面；第 三上锤头用于最后旋转锻造底封头外球面；三个上锤头的内圆弧面一致，区别在于高度不 同； 三个上锤头按整体底封头外形SR1和H2、H3、H4尺寸制造，三个上锤头外球面半径为SR1+250、内球面半径为SR1，其中：H2为第一上锤头内球面中心距底面的高度，H3为第二上 锤头内球面中心距底面的高度，H4为第三上锤头内球面中心距底面的高度，H2、H3和H4分 别取850?950、100?150、450?550,第一上锤头高度为SR1+1000-H2,第二上锤头高度 为SR1+1000-H3,第三上锤头高度为SR1+1000+H4 ; 步骤四、锻造预制坯料时，来料尺寸为2800X03200,锻造前在水压机工作台上安装下 凹模，坯料在加热炉温度为1250°C±20°C下加热，随后将预制坯料垂直吊至下凹模中，用 水压机将坯料整体镦粗，当坯料上端面到下凹模上端面距离为150mm时停止镦粗； 步骤五、将镦粗后坯料返回加热炉并在1250°C±20°C温度下加热，专用楔形锤头设 于水压机活动横梁并保证与下凹模对中，将镦粗后坯料吊至下凹模中，旋转下凹模并采用 专用楔形锤头在镦粗坯料压出凹槽，当压下高度为AH=1100mm时停止旋转锻造，坯料翻转 180。； 步骤六、水压机工作台上拆除下凹模并安装凸模，水压机活动横梁设置第一上锤头，保 证凸模与第一上锤头对中，坯料在加热炉温度1250°C±20°C下加热，随后将步骤五锻造的 坯料吊至凸模上，采用第一上锤头旋转锻造坯料外壁，当坯料外壁与第一上锤头内弧面相 接触时，更换第二上锤头，采用第二上锤头旋转锻造坯料外壁，当坯料外壁与第二上锤头内 弧面相接触时更换第三上锤头，采用第三上锤头旋转锻造坯料外壁，当第三上锤头及坯料 的所有下沿距凸模下端面高度均小于350mm时，停止旋转锻造，检测坯料尺寸得到一体化 底封头成品。
【专利摘要】本发明公开了一种核反应堆压力容器一体化底封头的近净成形锻造方法，本方法首先确定整体底封头的各特征尺寸参数，根据特征尺寸参数制作预制坯料时的专用楔形锤头和下凹模以及旋转锻造时的凸模和三个上锤头；预制坯料采用水压机整体镦粗，安装下凹模和专用楔形锤头并对中设置；采用专用楔形锤头及下凹模在预制坯料压出凹槽，当压下高度为△H=1100mm时停止旋转锻造，坯料翻转180°；采用凸模和三个上锤头旋转锻造坯料壁厚，经检测坯料尺寸得到一体化底封头成品。本方法可锻造出一体化整体底封头锻件，而且其锻件形状与零件形状相接近，提高了锻造效率，降低了生产成本，保证了锻件的机械性能。
【IPC分类】B21J13-06, B21K21-12, B21J13-02
【公开号】CN104550624
【申请号】CN201310496388
【发明人】王宝忠, 刘凯泉, 刘颖, 杨晓禹, 曲在文, 许四海, 祁文波
【申请人】中国第一重型机械股份公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月22日