带接管和法兰的一体化接管段整体锻造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种核反应堆压力容器的带接管一体化接管段的制造技术，特指一种带接管和法兰的一体化接管段整体锻造方法。
【背景技术】
[0002]核反应堆压力容器法兰接管段是核岛主设备锻件中最重要且制造难度最大的锻件之一，它的位置位于压力容器中部与进口接管、出口接管、安注接管相连接。在制造过程中各接管与法兰接管段分别制造，然后通过马鞍形焊缝进行组焊，这种制造工艺不仅增加了劳动工时，同时由于焊缝较多，也增加了核反应堆压力容器在役检查的难度，提高了核电厂的运行成本。
[0003]由于法兰接管段上组焊的接管一般长度较长，壁厚较厚，所以常规的局部加热翻边冲形接管的工艺已经不能满足其要求，为此需要进行这方面的研究与开发。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种带接管和法兰的一体化接管段整体锻造方法，本方法解决了接管与法兰接管段的整体锻造成形问题，降低了劳动强度，提高了生产效率，更重要的是减少了整台压力容器的焊缝数量，保障了设备安全。
[0005]为解决上述技术问题，本发明带接管和法兰的一体化接管段整体锻造方法的技术方案，是指局部镦粗、冲孔成形一带有中间环带的空心坯料，将中间环带部位预压成接管凸台，将坯料两端加工成法兰端和非法兰端，将坯料整体扩孔；并结合机加工将接管凸台加工成圆形接管，在圆形接管内翻边成形前端管嘴，最终成形的过程。
[0006]具体加工过程包括如下步骤:
[0007]I)首先将钢锭局部镦粗冲孔为带有中间环带的空心坯料；中间环带用于加工接管；中间环带两端，一端用于加工法兰端，另一端用于加工非法兰端；
[0008]2)用两副三角砧上、下对称性压中间环带，压出环带间的凹档，使中间环带被分割成接管凸台；并且各相邻接管凸台之间间隔60° ;
[0009]3)再用门字形锤头及马杠，将马杠穿在坯料中心，将门字形锤头的门形空档卡在接管凸台上，用力压门字形锤头并且同时旋转坯料，扩孔得到孔大臂薄的毛坯锻件；
[0010]4)将毛坯锻件粗加工获得外部圆形接管和接管之间空档，再对接管进行翻边冲形成形前端管嘴，精加工后完成一体化整体接管段成品。
[0011]设空心坯料内径为d8，用于锻造法兰端的长度为H3,外径为D14,中间环带长度为H4,外径为D16，用于锻造非法兰端的长度为H5,外径为D15;H 3+H4+H5= H p氏为成品接管段整体高度；
[0012]设毛坯锻件尺寸参数包括:接管凸台加工成圆形管后外径D8，接管环带高度H4;法兰端高度H3,内径d4，外径D6;非法兰端高度H 5，内径d5，外径D7;
[0013]则有，D142-d82=D 62-d42，D152-d82= D 72-d52，D16-D15= D S_D7;
[0014]毛坯锻件再经过局部机加工得到翻边坯料，最后经过翻边冲形完成所需尺寸的一体化接管段成品件的制造。
[0015]则有，三角砧的特征尺寸为:高度为H6、长度为L1、宽度为D9、用于压凹档的尖角角度为 α。、倒角为 R1，其中，L1SH4, H6> (D8-D7)/2，α 略小于 60。。
[0016]则有，门字形锤头的特征尺寸为:整体长度为L2，锤头主体中下部设门字形凹档，宽度为L4,凹档以上部分的高度为H9,锤头压法兰端一端的高度为H7、底部内弧面半径为R2，压非法兰端一端的高度为H8、内弧面半径为R3;其中H 7+(D6-d4)/2 = H8+(D7-d5)/2,R2^ D6/2, R3^ D 8/2o
[0017]则有，马杠的特征尺寸为:用于锻造一体化接管段非法兰端及接管环带段的外径为D1()，长度为L5，用于锻造法兰端的一端外径为D11,长度为L6;D !Q-D11= d 5-d4。
[0018]由于本发明带接管和法兰的一体化接管段整体锻造技术采用了上述技术方案，SP本方法首先确定带接管和法兰的一体化接管段特征尺寸参数，根据其尺寸特征设计了毛坯锻件及翻边坯料尺寸特征，同时制作三角砧，专用门字形锤头，专用马杠，翻边冲子及翻边下模等工具；首先将钢锭局部镦粗冲孔为带有中间环带的空心坯料；用两个三角砧在接管环带位置上下对称摆放，每间隔60°预压I个凹档，完成毛坯锻件接管凸台的成形；用专用门字形锤头，专用马杠扩孔成形毛坯锻件；最后将毛坯锻件粗加工后翻边接管成形前端管嘴，再经精加工后得到一体化整体接管段成品。本方法实现了带接管和法兰的一体化接管段整体锻造，减少了核反应堆压力容器的总焊缝数量，同时也缩短了工期，减少了生产成本。
【附图说明】
[0019]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表不相同的部件。
[0020]图1为接管段俯视示意图；
[0021]图2为图1的A-A剖面图；
[0022]图3为一体化接管段毛坯锻件示意图；
[0023]图4为图3的A-A剖面图；
[0024]图5—体化接管段翻边坯料的示意图；
[0025]图6为图5的A-A剖面图；
[0026]图7-1为三角砧的结构主视示意图；
[0027]图7-2为三角砧的结构侧视示意图；
[0028]图8-1为门字形锤头的结构主视示意图；
[0029]图8-2为门字形锤头的结构侧视示意图；
[0030]图9为马杠结构示意图；
[0031]图10为翻边冲子结构示意图；
[0032]图11-1为翻边下模的结构主视示意图；
[0033]图11-2为翻边下模的结构侧视示意图；
[0034]图12为预镦粗后坯料结构示意图；
[0035]图13为用三角砧压接管凹档示意图；
[0036]图14为门字形锤头扩孔示意图；
[0037]图15为翻边冲形一体化接管段接管成形前端管嘴示意图；
[0038]图16为带接管和法兰的一体化接管段锻件成形立体图。
[0039]图中，1-一体化接管段本体，2-接管环带，3- —体化接管段的法兰端，4-三角砧，5-门字形锤头，6-马杠，7-翻边冲子，8-翻边下模。
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明:其中，附图与实施例一起用于阐释本发明的原理，但并是本发明的唯一限定。
[0041]本发明经过大量的数值模拟，开发出带接管和法兰的一体化接管段锻造工艺。
[0042]对于尺寸设计方面:
[0043]第一步、确定带接管和法兰的一体化接管段的特征尺寸参数，如图1、2所示，这些尺寸包括接管内径Cl1，外径D1，接管前端管嘴外径D2;非法兰端外径D 3，非法兰端内径d3，法兰端外径比，法兰端内径d2;接管段整体高度1，法兰端高度H2，接管前端管嘴高度σ (注:HpH2的标注方向与σ不同，相互垂直)。
[0044]第二步、根据上述一体化接管段的特征尺寸，设计出一体化接管段毛坯锻件及翻边坯料的特征尺寸。一体化接管段锻件为预成形的毛坯锻件经粗加工得到的翻边坯料后，对各接管进行翻边冲形成前端管嘴制成。如图3、4所示，毛坯锻件为一筒形件，所述筒形件用于作为法兰接管段本体，在筒形件外设有一圈接管环带，用于加工接管。毛坯锻件特征尺寸参数，包括接管凸台宽度K5 (K5> D i)，法兰端高度H3 (H3> H2)，内径d4(d4< d2)，外径D6 (D6> D4);接管环带高度H4 (H4> D i)，外径D8;非法兰端高度H 5，内径d5 (d5< d 3)，外径D7 (D7>D3)。其中 H3+H4+H5= H113
[0045]将毛坯锻件进行粗加工得到翻边坯料，如图5、6所示，将接管凸台加工成前端带有一定厚度凸台的接管，在接管内翻边冲形，孔前端凸台厚度为S，用于翻边成形前端管嘴，其中δ =2(0/-(1/)/0 0加工后的坯料尺寸为接管内径为(I1，外径为D1;非法兰端外径为D3,法兰端外径为D4,法兰端内径为d2、非法兰端内径为d3，接管段整体高度为H1，法兰端高度为H2。接管段毛坯锻件及翻边坯料需要在以下介绍的专用工具下加工完成。
[0046]对于工具准备方面:根据上述尺寸特征分别制作三角砧，门字形锤头，马杠，翻边冲子及翻边下模。
[0047]三角砧如图7-1，7-2所示，高度为H6、长度为L1、宽度为D9、用于压凹档的尖角角度为 α。，倒角为 Rp 其中，Ι^>Η4;Η6> (D 8-D7)/2 ；α 略小于 60°。
[0048]三角砧成对使用，用于在一体化接管段坯料预制的中间环