核一级爆破阀剪切帽锻造工艺的制作方法

文档序号:9738138阅读:394来源:国知局
核一级爆破阀剪切帽锻造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于核电阀门零件的锻造技术开发及生产制造领域,具体地说是涉及核一级爆破阀部件中高温合金剪切帽的锻造工艺。
【背景技术】
[0002]核一级爆破阀项目对产品的性能要求是极为严格的,而剪切帽又是核一级爆破阀产品中的核心部件,对产品的内外部质量都有着特殊要求,因此锻件性能直接影响整个产品的性能。剪切帽的生产过程大致通过原材料处理、加热、锻造、冷却、成型等工序,剪切帽采用的是特殊高温镍基合金材料,即INC0NEL 690,此材料在国内外没有成熟的锻造工艺可以借鉴,不能保证锻件性能满足爆破阀项目的要求,这种合金材料在锻造领域中是国内外空白技术。

【发明内容】

[0003]为了弥补上述锻件空白锻造技术的缺陷,本发明的目的是提供了核一级爆破阀剪切帽锻造工艺,在原材料、加热、锻造、冷却诸方面进行工艺控制,锻制出金属流线连续、金相组织均匀、力学性能达标的剪切帽锻件,性能100%达到核一级爆破阀项目的要求,并填补了高温镍基合金在锻造领域的技术空白。
[0004]为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:核一级爆破阀剪切帽锻造工艺,其特征在于包括以下具体工艺步骤:
1、原材料下料
按照所需尺寸进行下料,下料完成后成所需形状料段,将料段进行端部棱角倒钝;
端部棱角倒钝角度R为料段直径的5% —10%;
2、原材料加热
I)加热炉加热前处理
采用室式加热炉,装炉加热前需在炉内铺垫不含铁素体的奥氏体型不锈钢板,所述不锈钢板为0Crl9Ni39铸钢垫块,尺寸为1000_ X 1000_ X 50_。
[0005]2)装炉
在加热炉温度不大于500°C时将原材料进行装炉;
3)加热
以< 60°C/H升温至800°C保温,保温时间为每毫米30秒-45秒;800°C保温后,以加热速率为150°C-200°C/H,快速加热到1020~1050°C保温,保温时间为每毫米30秒-45秒;
1020?1050°C保温后,以设备最大加热功率加热到1100°C出炉,设备的最大加热速率为200?250°C/h。
[0006]4)出炉
必须在60s内将加热好的原材料转移到锻造的指定工位。
[0007]3、锻造变形工序 1)镦粗
2)锻打:包括缓慢锻打和快速锻打;
选用1吨自由锻电液缠,前5缠进彳丁缓慢锻打,锻打能量为20%_30%,制还;制还后的原材料放入成型模中,进行快速锻打成型,锻打能量为100%全能量。
[0008]3)冲盲孔;
4)翻转模具锻件出模;
5)产品微变形修整;
锻造能量由所需变形量进行控制;
4、冷却
垫起空冷方式进行冷却处理;
5、成品及爆破后剪切帽分离。
[0009]本发明的有益效果是:
针对材质为高温镍基合金材料剪切帽的锻造工艺,填补了镍基合金在锻造领域的技术空白,锻造出的剪切帽锻件金属流线连续、金相组织均匀,力学行能达标;原材料下料处理避免锻造时发生角裂,加热时装炉温度的选取避免因材料导热性差产生热应力过大以致锻打时开裂;同时在锻造变形工序先缓慢后快速的锻打速度保证锻件收到足够的打击力心部锻透;采用垫起空冷冷却方式目的是使锻件冷却均匀、组织均匀和性能均匀,因无相变避免奥氏体型合金材料冷却过慢晶粒长大。
[0010]
【附图说明】
[0011 ]图1为本发明剪切帽锻造变形工序镦粗前工件图。
[0012]图2为本发明剪切帽锻造变形工序镦粗图。
[0013]图3为锻造变形工序成型胎内锻打结构图。
[0014]图4是锻造变形工序剪切帽冲盲孔结构图。
[0015]图5是锻造变形工序翻转后取出锻件图。
[0016]图6是锻造变形工序剪切帽整修结构图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。
[0018]核一级爆破阀剪切帽锻造工艺,其特征在于包括以下具体工艺步骤:
1、原材料下料
按照所需尺寸进行下料,下料完成后成所需形状料段,将料段进行端部棱角倒钝;
端部棱角倒钝角度R为料段直径的5% —10%;以18寸剪切帽为例,下料尺寸为Φ 380 X1158,端部倒角R30,圆钢或方钢。
[0019]2、原材料加热
I)加热炉加热前处理
采用室式加热炉,装炉加热前需在炉内铺垫铺垫不含铁素体的奥氏体型不锈钢板,采用材料为0Crl9Ni39铸钢垫块,尺寸为1000mm X 1000mm X 50mm, 此材料为奥氏体型合金;避免与铁素体物质直接接触以致组织污染,必须与炉炕隔离。
[0020]2}装炉
在加热炉温度不大于500°C时将原材料进行装炉;避免与避免因此种材料导热性能差,原材料产生的热应力过大以致锻打时开裂。
[0021 ] 3)加热
以< 60°C/H升温至800°C保温,保温时间为每毫米30秒-45秒;800°C保温后,以加热速率为150°C-200°C/H,快速加热到1020?1050°C保温,保温时间为每毫米30秒-45秒;
1020?1050°C保温后,以设备最大加热功率(设备的最大加热速率为200?250°C/h)加热到1100°C出炉。此种材料的温度高于1100°C后,晶粒会迅速长大,以致锻件的力学性能较差,且此材料为奥氏体型组织不能通过热处理方式改变,因此加热温度不能超过1100°C。
[0022]4)出炉
必须60s内将加热好的原材料转移到锻造的指定工位,最大可能减少温度损失
3、锻造变形工序
1)镦粗
2)锻打:包括缓慢锻打和快速锻打;
选用10吨自由锻电液锤,高温合金在高温下仍具有较高的强度以及较低的塑性,其形变抗力是普通碳素钢的3~5倍,因此I吨的高温合金锻件选用了 10吨电液锤,在满足变形量的同事保证心部锻透。
[0023]前5锤进行缓慢锻打,锻打能量为20%_30%,目的是去除氧化皮,并以小变形使金属内部位错等缺陷进入到塑性变形的最佳位置,为接下来的大变形做准备,此过程温度变化要<50°C,成型,因此类材料高温塑性差,过渡圆角必须加大,以便于金属流动,使锻件顺利成型;制坯后的原材料放入成型模中,进行快速锻打,锻打能量为100%全能量,保证锻件收到足够的打击力心部锻透,。
[0024]3)冲盲孔;冲盲孔有助于金属形变集中处充满型腔,且此材质造价高,冲盲孔可以节省一定的材料成本。
[0025]4)翻转模具锻件出模
5)产品微变形修整
锻造能量由所需变形量进行控制
4、冷却
高温镍基合金材料因无相变,缓冷不但降低生产效率,且缓慢冷却会使材料基体晶粒粗大,力学性能变差,而垫起冷却均匀,因此锻后采用垫起空冷的方式,一定要放在空气流通特别好的地方冷却。)
5、成品及爆破后剪切帽分离。
【主权项】
1.核一级爆破阀剪切帽锻造工艺,其特征在于包括以下具体工艺步骤: a、原材料下料; 按照所需尺寸进行下料,下料完成后成所需形状料段,将料段进行端部棱角倒钝; b、原材料加热; 1)加热炉加热前处理; 采用室式加热炉,装炉加热前需在炉内铺垫不含铁素体的奥氏体型不锈钢板; 2)装炉; 在加热炉温度不大于500°C时将原材料进行装炉; 3)加热; 以< 60°C/H升温至800°C保温,保温时间为每毫米30秒-45秒;800°C保温后,以加热速率为150°C_200°C/H,快速加热到1020?1050°C保温,保温时间为每毫米30秒-45秒;1020?1050°C保温后,以设备最大加热功率加热到1100°C出炉,设备的最大加热速率为200?250°C/h; 4)出炉; 必须在60s内将加热好的原材料转移到锻造的指定工位; C、锻造变形工序; I)镦粗; 2 )锻打:包括缓慢锻打和快速锻打; 选用10吨自由锻电液锤,前5锤进行缓慢锻打,锻打能量为20%-30%,;制坯后的原材料放入成型模中,进行快速锻打,锻打能量为100%全能量; 3)冲盲孔; 4)翻转模具锻件出模; 5)产品微变形修整; 锻造能量由所需变形量进行控制; d、冷却; 垫起空冷方式进行冷却处理; e、成品及爆破后剪切帽分离。2.根据权利要求1所述的核一级爆破阀剪切帽锻造工艺,其特征在于端部棱角倒钝角度R为料段直径的5% — 10%。3.根据权利要求1所述的核一级爆破阀剪切帽锻造工艺,其特征在于所述不锈钢板为0Crl9Ni39 铸钢垫块,尺寸为 1000mm X 1000mm X 50mm。
【专利摘要】核一级爆破阀剪切帽锻造工艺,其特征在于包括以下具体工艺步骤:a、原材料下料b、原材料加热c、锻造变形工序d、冷却e、成品及爆破后剪切帽分离。针对材质为高温镍基合金材料剪切帽的锻造工艺,填补了镍基合金在锻造领域的技术空白,锻造出的剪切帽锻件金属流线连续、金相组织均匀,力学行能达标;原材料下料处理避免锻造时发生角裂,加热时装炉温度的选取避免因材料导热性差产生热应力过大以致锻打时开裂。
【IPC分类】B21K1/20, B21J1/06
【公开号】CN105499477
【申请号】CN201510958488
【发明人】纪长全, 卞涛, 张文孝
【申请人】大连大高阀门股份有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年3月4日
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