专利名称：分布挤压模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属加工模具，特别涉及一种分布挤压模具。
背景技术：
核电的发展提高到了国家战略目标和国家发展十大依托任务之首，核电核岛中反 应堆的压力容器的自主化(国产化)提到了空前的高度，我国秦山和大亚湾核电站是从法 国阿文斯通和新日本制铁进口，价格昂贵。为发展清洁能源，减少C02排放，我国规划在 2020年再增加8000万KW的核电装机容量，约需100万KW级的压力壳80个，就按40万KW 壳体价格计算，其总价在400 480亿元之巨。我国急需迅速解决核压力壳体的自主制造 这一复杂的工程和技术问题。核电反应堆压力壳目前采用马杠扩环、空心钢锭芯轴扩孔和厚板封头压制再经环 缝焊接技术制造而成，自从苏联切尔诺贝利核电事故后，纵缝焊接在核压力壳上是不允许 的。目前的核压力壳体采用了马杠扩环工艺，先制造五个环，然后将这些环所成的环缝焊起 来形成壳体的直筒部分，再通过厚板拉伸或压制制成封头，然后将直筒部分与封头焊接起 来。然而这种工艺仍不能说是最佳的工艺，很明显，无论是马杠扩孔还是封头厚板压制或拉 延，都不是在三向压应力状态下的成形，成形过程伴随着局部拉应力，因而对裂纹和缺陷的 闭合及修复存在隐患。目前这种加工工艺是一种壳筒体和封头分别成形的长流程的成形制造工艺，钢锭 经特殊的自由锻制坯工艺制成带圆孔的环形件，然后才能用上述马杠扩孔，成形多个重型 圆环，对其加工、热处理后再逐一焊起来形成直筒件；用厚钣压制或拉延制造重型封头，再 将下封头与直筒体焊接，并进行相应的热处理和加工，制成压力壳壳身，再盖上上封头即成 一个完整的反应堆核压力壳体，这个制造流程长，环节多，周期长，效率低，可靠度低。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种分布挤压模具，该分布挤压模具生产的壳 体壁厚均勻、无裂纹等，壳体的可靠性和强度高。本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是一种分布挤压模具，包括挤压 轴、冲挤头和预应力挤压筒，以使用方向为基准，冲挤头上端固设于挤压轴下端，冲挤头的 横截面积小于挤压轴的横截面积，这样可有效减小挤压力和提高成形效率，冲挤头的横截 面积与挤压轴的横截面积的比值即与挤压力形成函数关系，常用的冲挤头横截面为一矩形 面，使其长边等于挤压轴的直径，短边即冲挤头的宽度与挤压轴直径的比值与挤压力形成 函数关系，预应力挤压筒、挤压轴及冲挤头中心共线，预应力挤压筒为上端开口内侧直径大 于挤压轴和冲挤头外侧直径的桶状柱体，使用时，挤压轴上端可拆卸固设于下压装置上，预 应力挤压筒下端可拆卸固设于锻压机工作台上，由于挤压轴带着冲挤头在预应力挤压筒的 闭式型腔中通过巨大的三向压应力分区域、分批次挤压金属，使其形成壳体底部半球部分 并且金属同时沿母线上升形成壳体的直筒部分，这样这个挤压成型的壳体即封头与筒体为一体成型结构，又由于其是在三向压应力作用下挤压成型的，使该壳体的强度得到了保证。作为本发明的分布挤压模具的进一步改进，挤压轴与冲挤头为整体结构。作为本发明的分布挤压模具的进一步改进，冲挤头的横截面积与挤压轴的横截面 积的比值为0.1 0.9之间。作为本发明的分布挤压模具的进一步改进，预应力挤压筒内侧型腔为圆形腔、矩 形腔和椭圆形腔等的一种，挤压轴横截面为矩形、多边形和椭圆形等的一种。作为本发明的分布挤压模具的进一步改进，冲挤头横截面为矩形结构，其长边等 于挤压轴的直径，短边即冲挤头的宽度，冲挤头宽度与长边的比值为0. 05至0. 95。本发明的有益技术效果是本发明使用时将高温加热的钢锭固定放置在封闭的预 应力挤压筒内，挤压轴带着冲挤头对钢锭进行分区域、分时域的分布挤压，使金属沿径向方 向流动形成壳体的底部和沿壳体母线上升形成壳体的直筒部分，这样无需环缝焊接就完成 筒体和封头的一次成型，因而工艺流程短，环节少，周期短，效率高；由于冲挤头对金属的挤 压是在封闭的预应力挤压筒内进行，因而基本上是在三向压应力状态下成型，将成型过程 中的拉应力降到最低程度，甚至完全无拉应力，因而壳体的壁厚均勻，裂纹和缺陷的闭合修 复的彻底，壳体的可靠性和强度高；本发明还可以用于核电蒸发器、加氢反应器、大容积天然气高压容器等高压和超 高压、高可靠度、大容积的容器之成形制造。
图1为本发明结构示意图；图2为本发明挤压轴主视图；图3为本发明挤压轴左视图；图4为本发明使用状态示意图。
具体实施例方式实施例一种分布挤压模具，包括挤压轴92、冲挤头93和预应力挤压筒6，以使用 方向为基准，冲挤头93上端固设于挤压轴92下端，冲挤头的横截面积Al小于挤压轴的横 截面积A2，这样可有效减小挤压力P和提高成形效率，冲挤头的横截面积Al与挤压轴的横 截面积A2的比值A1/A2与挤压力P形成函数关系，常用的冲挤头93横截面为一矩形面，使 其长边等于挤压轴的直径D1，短边即冲挤头的宽度B与挤压轴直径Dl的比值B/D1与挤压 力P形成函数关系，预应力挤压筒6、挤压轴92及冲挤头93中心共线，预应力挤压筒6为上 端开口内侧直径大于挤压轴92和冲挤头93外侧直径的桶状柱体，使用时挤压轴92上端可 拆卸固设于锻压机的下压装置上，预应力挤压筒6下端可拆卸固设于锻压机工作台上，由 于挤压轴92带着冲挤头93在预应力挤压筒6的闭式型腔中通过巨大的三向压应力，分区 域、分批次挤压金属，使其形成壳体底部半球部分并且金属同时沿母线上升形成壳体的直 筒部分，这样这个挤压成型的壳体即封头与筒体为一体成型结构，又由于其是在三向压应 力作用下挤压成型的，使该壳体的强度得到了保证。所述的分布挤压模具的挤压轴92与冲挤头93为整体结构。所述的分布挤压模具的冲挤头的横截面积Al与挤压轴的横截面积A2的比值Al/A2在0. 1 0.9之间。所述的分布挤压模具的预应力挤压筒6内侧型腔为圆形腔、矩形腔和椭圆形腔等 的一种，挤压轴92横截面为矩形、多边形和椭圆形等的一种。所述的分布挤压模具的冲挤头93横截面为矩形结构，其长边等于挤压轴的直径 D1，短边即冲挤头的宽度B，冲挤头宽度与长边比值B/D1为0. 05-0. 95。
权利要求
一种分布挤压模具，其特征是包括挤压轴(92)、冲挤头(93)和预应力挤压筒(6)，以使用方向为基准，冲挤头(93)上端固设于挤压轴(92)下端，冲挤头的横截面积(A1)小于挤压轴的横截面积(A2)，预应力挤压筒(6)、挤压轴(92)及冲挤头(93)中心共线，预应力挤压筒(6)为上端开口内侧直径大于挤压轴(92)和冲挤头(93)外侧直径的桶状柱体。
2.根据权利要求1所述的分布挤压模具，其特征是挤压轴与冲挤头为整体结构。
3.根据权利要求1所述的分布挤压模具，其特征是冲挤头的横截面积与挤压轴的横 截面积的比值为0. 1 0. 9之间。
4.根据权利要求1所述的分布挤压模具，其特征是预应力挤压筒内侧型腔为圆形腔、 矩形腔和椭圆形腔等的一种，挤压轴横截面为矩形、多边形和椭圆形等中的一种。
5.根据权利要求1所述的分布挤压模具，其特征是冲挤头横截面为矩形结构，其长 边等于挤压轴的直径(Dl)，短边即冲挤头的宽度(B)，冲挤头宽度与长边的比值为0.05至 0. 95。
全文摘要
本发明公开了一种分布挤压模具，包括挤压轴、冲挤头和预应力挤压筒，以使用方向为基准，冲挤头上端固设于挤压轴下端，冲挤头的横截面积小于挤压轴的横截面积，预应力挤压筒、挤压轴及冲挤头中心共线，预应力挤压筒为上端开口内侧直径大于挤压轴和冲挤头外侧直径的桶状柱体，使用本发明制成的壳体壁厚均匀，无裂纹等缺陷，壳体可靠性和强度高。
文档编号B21C25/02GK101912893SQ20091003247
公开日2010年12月15日 申请日期2009年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者卢清萍, 吴伯杰, 张人佶, 张晓松, 汪洋, 陈振东, 颜永年 申请人:苏州昆仑先进制造技术装备有限公司;颜永年