成型超级管道厚壁管嘴的方法与流程

本发明涉及一种两步成型管嘴壁厚≥25mm超级管道厚壁管嘴的方法。

背景技术：

cpr1000主蒸汽超级管道材料的牌号是p280gh，为碳锰钢，材料在热挤压成型时变形抗力相对较小，管嘴最大外径为φ246mm，壁厚为23.5mm，管嘴壁厚相对较薄，成型较为容易，可采用一次成型的方法成型。

cap1400主蒸汽超级管道材料选用sa336f22cl3为合金钢，该合金钢在热挤压成型时变形抗力大，管嘴的最大外径φ323.8mm，管嘴加上锻件余量后壁厚达到33mm，管嘴壁厚较厚，成型十分困难，一次成型的方法难以成型。

华龙一号主蒸汽超级管道材料与cpr1000相同，为p280gh碳锰钢，华龙一号主蒸汽超级管管嘴外径260mm，管嘴加上锻件余量后壁厚达到39mm，管嘴壁厚较厚，成型十分困难，一次成型的方法难以成型。

对于壁厚超过25mm的厚壁管嘴，若采用一次成型，在挤压成型过程中，管嘴内壁与冲头直接接触，当冲头向上运动时，内壁与冲头的摩擦力使得靠近管嘴内壁的金属有着较大的，向上流动的趋势，而外壁与凹模的摩擦力使得靠近管嘴外壁的金属向上流动的趋势减弱，从而造成成型后的管嘴内、外壁形成高度差，进而导致管嘴上部分外径余量不满足加工的要求。壁厚越厚的管嘴，这种情况就愈加明显。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，旨在提供一种能成型壁厚≥25mm的厚壁管嘴，且成型后，管嘴内、外壁无高度差的成型超级管道厚壁管嘴的方法。

本发明目的的实现方式如下：成型超级管道厚壁管嘴的方法，采用预成型、终成型两步，具体如下：

第一步，将超级管道的预制孔充分加热，将预成型冲头放置于加热充分的预制孔正下方，预成型凹模安装于预制孔正上方，预成型冲头中心、超级管道预制孔中心和预成型凹模中心必须在一条直线上；超级管道弧面与预成型凹模内孔周围的弧面紧密相贴；

活塞杆推动预成型冲头上行，热挤压超级管道，成型预管嘴，预挡料圈限制预成型管嘴的高度，预成型管嘴比最终成型管嘴矮10-20mm；预成型冲头主体的圆台形成型预管嘴的外壁，预挡料圈的下斜面成型预管嘴的顶面斜面；

所述圆台形为锥度60°-75°的圆台形；

第二步，将超级管道的预管嘴充分加热，将终成型冲头置于充分加热的预管嘴正下方，终成型凹模安装在预管嘴的正上方，终成型冲头中心、预管嘴中心和终成型凹模中心必须在一条直线上；超级管道弧面与终成型凹模内孔周围的弧面紧密相贴；

活塞杆推动终成型冲头上行，终成型冲头的圆柱形在上行过程中，使预管嘴的金属呈一定角度向外翻，超级管道管嘴在终成型凹模中成型，终挡料圈的下平面成型超级管道管嘴顶平面。

本发明采用两步成型方法成型。对不同规格的管嘴，只需要更换冲头和凹模即可。采用本发明能保证管嘴壁厚≥25mm的超级管道厚壁管嘴的内、外壁无高度差，外形尺寸精确，大大提高了超级管道厚壁管嘴的成型质量。

附图说明

图1为预成型模具热挤压前装配图，

图2为预成型模具成型预管嘴状态图，

图3为终成型模具成型终管嘴状态图。

具体实施方式

本发明采用预成型、终成型两步，预成型、终成型分别采用预成型模具、终成型模具成型。具体如下：

所述预成型模具由配套使用的预成型冲头3、预成型凹模1构成。所述预成型冲头主体为锥度为60°-75°的圆台形，圆台形上表面面积小于超级管道管嘴预制孔2面积，下表面面积为预管嘴4的面积，高为活塞杆与超级管道之间的间隙与超级管道厚壁管嘴的高度和超级管道壁厚之和。

所述预成型凹模高为预管嘴的高度与预挡料圈的高度之和，预成型凹模内孔周围的弧面与超级管道弧面吻合。所述预成型凹模内孔上方有预挡料圈8，所述预挡料圈外径和预成型凹模内孔尺寸相同，预挡料圈下平面为斜面，斜面角为15-30°，预挡料圈内径比预成型冲头顶端直径大5-10mm。

预成型时，预成型冲头与预成型凹模配套使用。预成型冲头起到扩大超级管道管嘴预制孔的作用，即降低管嘴内壁部分金属往高度方向流动的趋势。预成型凹模的作用是使管嘴外径尺寸接近工艺要求。预挡料圈可以限制预管嘴的料过多走向高度。

在预管嘴热挤压的过程中，预管嘴的内、外壁金属流动速度存在差异，预管嘴内壁与冲头直接接触，受预成型冲头向上摩擦力的影响，流动速度更快，外壁受凹模摩擦力的影响，流动速度更慢。因此，本发明将预挡料圈下平面设计为15-30°的斜面，以消除金属流动速度差造成的超级管道厚壁管嘴内、外壁的高度差。

用预成型模具预成型时，将超级管道的预制孔2充分加热，将预成型冲头3放置于加热充分的预制孔2正下方，预成型凹模1安装于预制孔正上方，预成型冲头中心、超级管道预制孔中心和预成型凹模中心必须在一条直线上，超级管道弧面与预成型凹模内孔周围的弧面紧密相贴(见图1)。

活塞杆推动预成型冲头上行，热挤压超级管道的预制孔，此时，预挡料圈8会限制预管嘴4的高度，使预管嘴4尽量外径变大，预管嘴4一般比终管嘴7矮10-20mm。预成型冲头主体的圆台形成型预成型管嘴4的外壁，预挡料圈8下斜面成型预管嘴4的顶面斜面(见图2)。

所述圆台形为锥度60°-75°的圆台形。

所述终成型模具由配套使用的终成型冲头6、终成型凹模5构成。所述最终成形冲头主体为圆柱形，顶部为弧形。圆柱外径等于终成型超级管道管嘴的内径，圆柱与预成型冲头等高。

所述终成型凹模与预成型凹模等高，终成型凹模内孔周围的弧面与超级管道弧面吻合。终成型凹模内孔上方有终挡料圈9，所述终挡料圈外径和终成型凹模内径尺寸相同，终挡料圈下平面为平面，终挡料圈内径比终成型冲头顶部的直径大5-10mm，预挡料圈比终挡料圈高10-20mm。

用终成型模具成型时，将超级管道的预管嘴4充分加热，将终成型冲头6置于充分加热的预管嘴4正下方，终成型凹模7安装在预管嘴4的正上方，终成型冲头中心、预管嘴中心和终成型凹模中心必须在一条直线上，超级管道弧面与终成型凹模内孔周围的弧面紧密相贴(见图3)。

活塞杆推动终成型冲头6上行，终成型冲头的圆柱形在上行过程中，使预管嘴4的金属呈一定角度向外翻，此时，不仅使成型的超级管道厚壁管嘴的外径达到工艺要求，且高度受终挡料圈9的限制，也刚好达到工艺要求。超级管道管嘴7在终成型凹模中成型。因终挡料圈9的下平面为平面，因此，最终成型的超级管道厚壁管嘴的顶面也为平面。

所述预成型冲头、终成型冲头顶端中心有起吊孔，方便起吊。

本发明对管嘴壁厚≥25mm的厚壁管嘴，采用两步成型方法成型。对不同规格的管嘴，只需要更换冲头和凹模。采用本发明能保证厚壁管嘴内、外壁无高度差，外形尺寸精确，大大提高了厚壁管嘴的成型质量。

本发明对管嘴壁厚≥25mm的厚壁管嘴，通过预成型和最终成型，两步使用不同模具热挤压超级管道管嘴，得到尺寸精确的超级管道厚壁管嘴。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种成型超级管道厚壁管嘴的方法，先用预成型模具预成型预管嘴，再用终成型模具成型超级管道厚壁管嘴。预成型模具由配套使用的预成型冲头、预成型凹模构成；终成型模具由配套使用的终成型冲头、终成型凹模构成。预成型冲头上表面面积小于超级管道管嘴预制孔面积，预成型凹模内孔上方有预挡料圈，预挡料圈内径比预成型冲头顶端直径大，下平面为斜面。终成型凹模内孔上方有终挡料圈，终挡料圈下平面为平面。本发明采用两步成型方法成型。对不同规格的管嘴，只需要更换冲头和凹模。采用本发明能保证管嘴壁厚≥25mm的超级管道厚壁管嘴的内、外壁无高度差，外形尺寸精确，大大提高了厚壁管嘴的成型质量。

技术研发人员：黄永强;陈国遂;李飞;林晨;熊武;张承峰;于海娟;吴红伟;关岭松;周预平
受保护的技术使用者：武汉重工铸锻有限责任公司;上海核工程研究设计院有限公司
技术研发日：2019.06.03
技术公布日：2019.10.15