热核聚变堆用双耳u形锻件锻制方法
【专利摘要】本发明公开了一种热核聚变堆用双耳U形锻件锻制方法，先将原料锭加热至始锻温度，然后通过镦粗拔长，冲孔、扩孔整圆工序制造出圆环形坯料，将圆环形坯料锻造成长方环形坯料，将长方环形坯料从中间锯开，得到U形坯料，再利用空心冲头下压，使U形坯料底部变形至要求的尺寸，接着将U形坯料和空心冲头一起翻转，对U形坯料进行拔长得到双耳U形坯料，完成后将双耳U形坯料和空心冲头一起放入至双耳镦粗成型模具中进行整体镦粗，最后得到双耳U形锻件，本方法通过复杂结构零件的整体锻造成型，锻件金属纤维流线随产品形状分布，组织均匀，晶粒细化，形状规则，可满足热核聚变堆特殊的使用要求。
【专利说明】热核聚变堆用双耳U形锻件锻制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锻造【技术领域】，特别涉及一种热核聚变堆用双耳U形锻件锻制方法。
【背景技术】
[0002]国际热核聚变实验堆(简称ITER)计划，是2005年由欧盟、中国、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度七方参加建造的国际热核聚变实验堆，目的是研发出可控核聚变技术，并最终为人类提供无限的、清洁的、安全的新能源，该计划是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，热核聚变实验堆中一种双耳U形零件(见图1)，该零件需采用316LN奥氏体不锈钢材料锻制而成，由于316LN材料属于奥氏体组织，无同素异构转变，晶粒度无法通过热处理进行改善，因此，只有通过控制锻造工艺来保证锻件的晶粒度，又由于该零件形状不规则，316LN材料变形温度范围窄，材料变形抗力大等原因，很难直接锻造成形，现有的锻制方法为板材和锻件进行焊接，但是由于壁厚差别较大，最薄处仅有10mm，焊接变形大且焊接位置晶粒度粗大，无法满足热核聚变实验堆的特殊使用要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，设计提供了一种热核聚变堆用双耳U形锻件锻制方法，可有效解决该零件采用焊接变形和焊接位置晶粒粗化的问题，利用本方法锻制的锻件金属纤维流线随产品形状分布，组织均匀，晶粒细化，形状规则，锻件质量高，机械加工切削量小，生产效率高。
[0004]本发明的技术方案是:
[0005]一种热核聚变堆用双耳U形锻件锻制方法，先将原料锭加热至始锻温度，然后通过镦粗拔长，冲孔、扩孔整圆工序制造出圆环形坯料，将圆环形坯料加热至始锻温度，同时将长方环形外模、长方环形芯模预热至300?40(TC，利用长方环形外模、长方环形芯模将圆环形坯料锻造成长方环形坯料，将长方环形坯料从中间锯开，得到U形坯料，U形坯料加热至始锻温度，利用空心冲头下压，使U形坯料底部变形至要求的尺寸，接着将U形坯料和空心冲头一起翻转，对U形坯料进行拔长得到双耳U形坯料，双耳U形坯料和空心冲头一起放入至双耳镦粗成型模具中进行整体镦粗后，最后得到双耳U形锻件。
[0006]所述双耳U形锻件的材质为316LN奥氏体不锈钢，始锻温度为1150?1180°C。
[0007]所述原料锭制造圆环形坯料过程中，采用300mm的冲头进行冲孔。
[0008]本发明的有益效果和优点在于:
[0009]本方法通过复杂结构零件的整体锻造成型，保证了锻件的变形均匀，使锻件的晶粒度满足使用要求，锻制出的锻件金属纤维流线随产品形状分布，组织均匀，晶粒细化，形状规则，锻件质量高，机械加工切削量小，生产效率高，能够有效解决焊接变形和焊接位置晶粒粗化的问题，能满足热核聚变堆特殊的使用要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明中双耳U形锻件示意图；
[0011]图2是本发明中圆环形坯料示意图；
[0012]图3是本发明中长方环形坯料示意图；
[0013]图4是本发明中U形坯料示意图；
[0014]图5是本发明中双耳U形坯料示意图；
[0015]图6是本发明中长方环形坯料的成型示意图；
[0016]图7是本发明中双耳U形坯料拔长成型示意图；
[0017]图8是本发明中双耳镦粗成型模具示意图；
[0018]图中:1_双耳U形锻件、2-圆环形坯料、3-长方环形坯料、4-U形坯料、5-双耳U形坯料、6-长方环形外模、7-长方环形芯模、8-空心冲头、9-双耳镦粗成型模具。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
[0020]如图1至图8所示，热核聚变实验堆中使用的一种双耳U形锻件I，该双耳U形锻件I需采用316LN奥氏体不锈钢材料锻制而成，该零件形状不规则，316LN材料变形温度范围窄，材料变形抗力大等原因，很难直接锻造成形。为此，本发明设计提供了一种热核聚变堆用双耳U形锻件锻制方法，先将316LN奥氏体不锈钢锭加热至1150?1180°C，然后通过镦粗拔长，采用300mm的冲头进行冲孔、扩孔整圆工序制造出圆环形坯料2，将圆环形坯料2加热至1150?1180°C，同时将长方环形外模6、长方环形芯模7预热至300?400°C，利用长方环形外模6、长方环形芯模7将圆环形坯料2锻造成长方环形坯料3，将长方环形坯料3从中间锯开，得到U形坯料4，U形坯料4加热至始锻温度，利用空心冲头8下压，使U形坯料4底部变形至要求的尺寸，接着将U形坯料4和空心冲头一起翻转，对U形坯料4进行拔长得到双耳U形坯料5，双耳U形坯料5和空心冲头8 一起放入至双耳镦粗成型模具9中进行整体镦粗后，最后得到双耳U形锻件I。
[0021]所述双耳U形坯料5和空心冲头8 一起放入至双耳镦粗成型模具9中整体镦粗在一火之内完成，以确保产品整体变形均匀性，使316LN双耳U形锻件I的晶粒度满足使用要求。
[0022]利用本方法锻制得到的316LN奥氏体不锈钢材质的双耳U形锻件1，在4K温度时，屈服强度大于700Mpa、抗拉强度大于1385Mpa，其强度、晶粒度均可满足热核聚变堆的使用要求，质量稳定可靠。
【权利要求】
1.一种热核聚变堆用双耳U形锻件锻制方法，其特征在于先将原料锭加热至始锻温度，然后通过镦粗拔长，冲孔、扩孔整圆工序制造出圆环形坯料(2)，将圆环形坯料(2)加热至始锻温度，同时将长方环形外模￠)、长方环形芯模(7)预热至300?400°C，利用长方环形外模￠)、长方环形芯模(7)将圆环形坯料(2)锻造成长方环形坯料(3)，将长方环形坯料(3)从中间锯开，得到U形坯料(4)，U形坯料(4)加热至始锻温度，利用空心冲头(8)下压，使U形坯料(4)底部变形至要求的尺寸，接着将U形坯料(4)和空心冲头一起翻转，对U形坯料⑷进行拔长得到双耳U形坯料(5)，双耳U形坯料(5)和空心冲头⑶一起放入至双耳镦粗成型模具(9)中进行整体镦粗后，最后得到双耳U形锻件(I)。
2.根据权利要求1所述的一种热核聚变堆用双耳U形锻件锻制方法，其特征在于所述双耳U形锻件⑴的材质为316LN奥氏体不锈钢，所述的始锻温度为1150?1180°C。
3.根据权利要求1所述的一种热核聚变堆用双耳U形锻件锻制方法，其特征在于所述原料锭制造圆环形坯料(2)过程中，采用300mm的冲头进行冲孔。
4.根据权利要求2所述的一种热核聚变堆用双耳U形锻件锻制方法，其特征在于所述双耳U形坯料(5)和空心冲头(8) —起放入至双耳镦粗成形模具(9)中整体镦粗在一火之内完成。
【文档编号】B21J5/10GK104162616SQ201410424104
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】张令, 李鹏远, 赵晓光, 张博 申请人:贵州航天新力铸锻有限责任公司