本实用新型涉及核电核岛用大型锻件成型模具，尤其涉及核岛蒸汽发生器锥壳的整体锻造模具。
背景技术：
核电蒸汽发生器是核岛内的三大设备之一，是压水堆核电厂一回路、二回路的边界，它将反应堆产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧，产生的蒸汽经一、二级汽水分离器干燥后推动汽轮发电机发电。因此，核电蒸汽发生器与反应堆压力容器相连，不仅直接影响电站的功率与效率，而且进行热量交换时还起着阻隔放射性载热器的作用，对核电站的安全至关重要。
蒸汽发生器外壳体主要由上、下封头，以及筒状的上、下管壳体和锥壳体构成，这些部件均属于大型厚壁形锻件。蒸汽发生器的外壳体内设置有内置式汽水分离设备和倒置的U形管束，锥壳体位于汽水分离设备和倒置U形管相邻的对应位置，起着连接蒸汽发生器上、下筒体的作用，属于大体积，大断面、复杂曲面的核一级锻件，锻造难度非常大，性能要求高，只有统筹冶炼、锻造和热处理等各个生产环节，才能获得均匀的微观组织和力学性能，从而确保锻件产品的使用可靠性和安全性。
蒸发器锥壳是核电核岛蒸汽发生器外壳体的重要部件，现有蒸汽发生器锥壳筒体的制造方法不外乎两种方式：一是将多块筒片通过焊接的方法进行拼接制造，尽管随着材料科学的发展，焊接材料的性能得到了很大的提高，焊接新工艺也层出不穷，但通过焊接而拼接的结构总是不能形成完整的金属流线，由于核电蒸汽发生器长期处于高温高压的恶劣运行环境中，且承受交变荷载和管道涡流所形成的压力突变，极易引起应力分布不匀和应力集中，容易产生疲劳、蠕变和损坏；而且这样焊接制造的方法，工艺复杂、焊接周期长，复杂应力区质量稳定性差，直接造成成品率低，制造成本高。二是先锻造出大尺寸的圆筒状坯件，再对坯件进行大切削量的机加工而制得锥壳筒体成品，虽然这种制作方法能保持较好的金属内部质量，但材料成本和制作成本大；由于锥壳筒体两端管径不同，故筒状的锻造坯件筒壁厚度尺寸较大，这就需要切削大量的高性能核电材料才能制得成品，原材料消耗量非常大，切除量几乎等于锥筒成品的重量，造成原材料的大量浪费，同时由于后续机加工量很大，又加大了制作成本，不仅造成高性能高成本金属材料的大量浪费，而且也大大增加了加工制作成本。
技术实现要素：
针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种核岛蒸发器锥壳整体锻造模具，不仅能有效提高金属显微组织和力学性能的均匀性，而且能大大减少金属消耗量，有效节约原材料成本和加工制作成本。
为了解决上述技术问题，本实用新型的核岛蒸发器锥壳整体锻造模具，包括成型芯轴，在所述成型芯轴上固定套装有成型芯模，在成型芯模的上方设置有冲压成型头；所述冲压成型头的成型面与成型芯模的成型面相吻合，该成型芯模的成型面包括依次相连的上筒成型面、锥筒成型面和下筒成型面；同一截面上成型芯模的截面半径r与锥壳锻件的半径R之比r/R=0.70—0.80；所述冲压成型头的横截面为弧形面。
在上述结构中，由于成型芯模和冲压成型头采用相互吻合的成型面，该成型面又与锥壳锻件的截面形状相吻合，锻造后的锥壳锻件形状与最终产品相吻合而接近，大大减少了金属原材料的消耗，降低了原材料的浪费，有效地控制了锻件产品形状，大大减少机械加工余量，提高了生产效率，有效地降低了锥壳锻件的原材料成本和加工制作成本。又由于该模具实现了锥壳的整体锻造成型使得锻件的金属组织均匀一致，金属流线顺畅连贯，保证了锥壳产品力学性能的极大提高，更能承受蒸汽发生器的高温高压以及变荷载和蒸汽涡流所形成的恶劣工况，有利于锥壳体工作应力的均匀化和运行安全性的提高；而且整体锻造既进一步细化了金属组织，又利于锥壳的准确成型。还由于成型芯模截面半径r与锥壳锻件截面半径Ri控制在0.70—0.8范围内，且冲压成型头的横截面形状为弧形面，使得成型芯模和冲压成型头的成型面形状更加接近锻件产品的形状，更好地实现了锻件产品的最终成型，并减小了成型阻力，成型过程中锻件在模具中受力状态良好，金属流线分布合理，成型后组织均匀，锻件整体性能的稳定。
本实用新型的进一步实施方式，所述成型芯模的两端设置有芯模凸缘，该芯模凸缘的高度小于锥壳锻件的壁厚。实现了锻件长度方向的准确成型。
本实用新型的优选实施方式，所述上筒成型面和下筒成型面均为圆柱面，所述锥筒成型面为圆锥面。所述上筒成型面的截面直径大于下筒成型面的截面直径。有利于锻件周向的准确成型。
本实用新型的优选实施方式，所述冲压成型头的冲压面为圆柱面，该圆柱面半径等于锥壳锻件同一截面的半径。准确地实现了锻件终成型。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型核岛蒸发器锥壳整体锻造模具作进一步说明。
图1是蒸发器锥壳锻件成品的剖面结构视图；
图2是本实用新型核岛蒸发器锥壳整体锻造模具一种具体实施方式的结构示意图；
图3是图2所示实施方式的A—A剖面结构示意图；
图4是图2所示实施方式中成型芯模的结构示意图。
图中，1—成型芯模、2—成型芯轴、3—冲压成型头、4—锥壳锻件、5—芯模凸缘、6—上筒成型面、7—锥筒成型面、8—下筒成型面。
具体实施方式
如图1所示的蒸发器锥壳锻件成品，该锻件成品的上口端与蒸发器上筒体相连，其下口端与蒸发器下筒体相连，由于蒸发器的上筒体和下筒体的口径尺寸大小不一，该锻件成品实现了上筒体与下筒体的过渡衔接；本实施例中的锻件成品下管筒部分的内径2580毫米，上管筒部分的内径3018毫米，上管筒部分的外径为3360毫米，锥管筒总高为1580毫米。
如图2、图3所示的核岛蒸发器锥壳整体锻造模具，该锻造模具是由成型芯轴2、成型芯模1和冲压成型头3构成，成型芯模1固定套装于成型芯轴2上，在成型芯模1的上方设置有冲压成型头3，成型芯模1通过成型芯轴2和支撑于成型芯轴2的两端的支承座支承于液压机座上，液压机的冲头上固定安装有冲压成型头3。冲压成型头3的成型面与成型芯模1的成型面相吻合，两者之间的间隙通道形状与锥壳锻件的截面形状相吻合。如图4所示成型芯模1的旋转成型面从左到右依次包括相连的上筒成型面6、锥筒成型面7和下筒成型面8，上筒成型面6和下筒成型面8均为圆柱面，锥筒成型面7则为圆锥面。在成型芯模1的两端均设置有芯模凸缘5，该芯模凸缘5的高度略小于对应的锥壳锻件4的筒管壁厚，该两个芯模凸缘5分别位于上筒成型面6和下筒成型面8的外侧。在同一截面上成型芯模1的截面半径r与锥壳锻件4的截面半径R之比r/R=07—08，使得两者的半径尺寸相近而利于成型。冲压成型头3的横截面为圆弧面，该圆弧面的半径与同一横截面的锥壳锻件4的半径尺寸相同。
铸造时，将初成型的锻件坯料套于成型模1的对应段上，液压机冲头及冲压成型头3向下冲压至设定下压量后，转动成型芯轴2和成型芯模1一定角度后，冲压成型头3再行下压，如此重复直至达到设计要求。