承压设备准半球形封头冲头模具及制造方法与流程

本发明涉及一种承压设备冲头模具及冲头模具的制造方法，属于锅炉、压力容器和核电设备等承压设备的封头模具设计和制造技术领域。

背景技术：

随着现代压力容器设计和制造技术的发展，深度小于内半径的准半球形封头应用越来越多。准半球形封头一般内半径尺寸非标准、且深度小于内半径50～350mm，通常采用非标准内半径半球形封头冲头和拉环模具来整体压制整半球封头，然后再去除可观的端部环缝余量，而这种生产方式必将出现如下问题：由于通常采用非标准半球形封头冲头模具压制整半球封头、再去除可观的环缝余量，导致承压设备准半球形封头压制模具设计和压制技术单一、陈旧、落后、材料利用率低、经济效益差。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中上述的不足，提供了承压设备准半球形封头冲头模具及制造方法。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

承压设备准半球形封头冲头模具，包括球形封头冲头模具和镶块，所述的镶块覆盖在球形封头冲头的外表面。

优选的：所述的镶块是采用堆焊方式覆盖在球形封头冲头外表面的堆焊层，在球形封头冲头的外表面形成镶块圆柱面和镶块球面以及交汇处转角过渡段圆弧面；并对堆焊后的堆焊层外表面进行加工；所述的转角过渡段圆弧面的半径尺寸为100～600mm；加工后的镶块的圆柱面半径小于球形封头冲头模具圆柱面的半径。

优选的：所述的镶块是包覆在球形封头冲头外表面的钢板包壳；在球形封头冲头的外表面形成镶块圆柱面和镶块球面以及交汇处转角过渡段圆弧面，所述的转角过渡段圆弧面的半径尺寸为100～600mm。

优选的：所述的钢板包壳采用螺栓方式紧固安装在球形封头冲头外表面。钢板包壳上加工有沉头孔，球形封头冲头圆球段加工有内孔，钢板包壳采用螺栓方式紧固安装在球形封头冲头圆球段外表面后，并对钢板包壳外表面进行加工；加工后镶块的圆柱面半径小于球形封头冲头摸具圆柱面的半径。

优选的：钢板包壳也可以采用焊接方式将钢板包壳与球形封头冲头1焊接连接在一起，钢板包壳采用焊接方式固定安装在准半球形封头冲头模具镶块后，需对焊接后的钢板包壳外表面进行加工。

承压设备准半球形封头冲头模具的制造方法，具体包括以下步骤：

步骤a.将标准球形封头冲头装夹到焊接变位机上，装夹过程保证球形封头冲头与焊接变位机装夹位置垂直度和同心度；

步骤b.在标准球形封头冲头的外表面处堆焊堆焊层，其中堆焊层覆盖球形封头冲头并形成镶块圆柱面，镶块球面和转角过渡段圆弧面；

步骤c.将步骤b中具有堆焊层的准半球形封头冲头摸具送入热处理炉，进行退火热处理；

步骤d.采用机加工方式加工步骤c中的堆焊层进行加工，形成堆焊层镶块圆柱面和镶块球面和转角过渡段圆弧面。

承压设备准半球形封头冲头模具的制造方法，具体包括以下步骤：

步骤1.在标准球形封头冲头的外表面包覆钢板包壳，钢板包壳采用螺栓方式或焊接方式固定在球形封头冲头模具上；

步骤2.采用机加工方式加工步骤1中具有钢板包壳的球形封头冲头镶块圆柱面4和镶块球面和转角过渡段圆弧面。

本发明具有以下有益效果：本发明创新优化准半球形封头冲头模具结构和制造方法、提高现有冲头模具利用率、封头钢板毛坯材料利用率，采用发明的冲头模具和制造方法，转角过渡段圆弧面使准半球形封头端部压制增厚一部分分布在内表面，有利于封头顺利压制和内径加工、减小环缝坡口处内径和椭圆度偏差，节省模具制造费用，且能够提高环缝质量。

附图说明

图1是现有准半球形封头整半球压制示意图；

图2是本发明承压设备准半球形封头冲头模具结构视图；

图3是图2中a处的放大示意图；

图4是本发明具体实施例中准半球形封头结构；

图5是本发明具体实施例中现有准半球形封头整体压制结构；

图6是本发明具体实施例中准半球形封头复合冲头模具；

图7是本发明具体实施例中准半球形封头环缝余量压制放大结构；

其中：1-球形封头冲头模具，2-镶块，3-准半球形封头环缝坡口，4-镶块圆柱面，5-镶块底部厚度，6-镶块圆柱面与球面相交点，7-转角过渡段圆弧面。

具体实施方式

具体实施例：某压力容器封头尺寸为sr1415×69(60)的准半球形封头，具体结构见附图4，其中准半球形环缝坡口处内径dn＝2800mm，深度h＝1211mm(小于sr1415内半径204mm)，按惯例需新提制非标准sr1415mm半球形封头冲头模具，见图5，图5中中准半球形封头按整半球形封头压制、直边高度h1＝20mm、环缝余量h3＝224mm、钢板毛坯尺寸为

某准球形封头冲头模具主要工艺流程：主要工艺流程：钢板毛坯气割下料、1/2拼焊→提制sr1415整体准半球形封头冲头模具→热压封头→气割环缝余量→车环缝坡口。

采用本发明的技术方案：

在本实施方式中，本发明技术方案的承压设备准半球形封头冲头模具和制造方法，可以利用现有闲置的sr1400标准半球形封头冲头模具，在闲置的sr1400标准半球形封头冲头模具上局部堆焊镶块、封头压制增厚为板厚10％约7mm、镶块圆柱面偏离冲头模具l取4mm、使压制增厚在封头内表面适当分布，镶块圆柱面与球面相交处转角过渡段圆弧面半径ri取400mm，封头直边高度或环缝余量h2取30mm，经计算，钢板毛坯直径尺寸见图6。

某准半球形封头冲头模具制造方法主要工艺流程：现有冲头模具在变位机上、预热、堆焊镶块→退火热处理→机加镶块圆柱面、球面、转角过渡段圆弧面→钢板毛坯气割下料、1/2拼焊→热压封头→气割环缝余量→车环缝坡口和内表面余量或过渡。热压球形封头端部环缝向外倾斜的边缘效应导致内径偏大，因此以往压制封头时都要留有不小的环缝余量；由于本专利创新发明了冲头模具特殊设计，消除了边缘效应影响、减小了压制封头环缝余量和下料尺寸、将压制封头端部环缝处增厚在内表面适当分布，使得环缝内表面可以机加修整，环缝圆度、错边量、内径偏差等形位公差得到明显改善。

对比参照例和本发明的技术方案，不难看出，同样尺寸的准半球形封头制作，其中原有方法使用的钢板毛坯尺寸为采用本技术方案使用的钢板毛坯尺寸为同时采用本技术方案能够节省开模费用；与现有生产技术相比降低封头钢板材料消耗13％，节省模具制造费用，提高环缝坡口质量。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。