【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬材料成型，更具體地說，涉及一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法。
技術介紹
1、核電作為一種穩定高效的清潔能源，迎來了新的發展歷史機遇。華龍一號作為我國自主研發的先進百萬千瓦級壓水堆，是中國核電“走出去”的主打品牌，未來必將朝著更高質、高效、高利用率的方向發展。華龍一號蒸汽發生器水室封頭(如圖1)也稱一次側封頭、蒸汽發生器下封頭，是蒸汽發生器用鍛件中形狀最復雜、制造難度最大的關鍵部件。“華龍一號”壓水堆蒸汽發生器水室封頭的特點是帶兩個側管嘴的異形封頭類鍛件，支管嘴較多，形狀復雜，近零件輪廓鍛造難度大，水室封頭帶側管嘴且“碗”形部分高度不高，限制了其沖壓成形方面的可能性。傳統的鍛造成型方案，多采用碾壓成型，即先將鋼錠鍛造成圓柱狀毛坯，之后將毛坯放入仿形程度不高的下模具中、環形包絡管嘴，用上旋轉砧碾壓成型，該方法因仿形程度不高，鋼錠重量大，需多包鋼水合澆，增加了鋼錠自身的偏析程度等冶金風險，且冷加工階段加工量大、周期長，鍛件成本較高，市場競爭力低。
2、針對上述問題也進行了相應的改進，如中國專利申請號cn201811345763.4，公開日為2019年3月26日，該專利公開了一種核電水室封頭的擠壓成形方法，采用先壓鋼錠冒口，然后割t肩的方式去掉錠身冒口端的缺陷；將坯料加熱至合適的溫度范圍并進行保溫，經過對坯料進行多火次的大鍛比鐓粗、“whf”鍛造法強壓拔長和“jts”鍛造法中心壓實的聯合作業，大幅改善坯料內部性能質量，然后切除坯料冒口與底部沉積區缺陷，鐓粗修整坯料形狀，使坯料直徑與擠壓模具相適應；通過
3、又如中國專利申請號cn201410524841.2，公開日為2015年1月7日，該專利公開了一種核電基礎設備
的大型核反應堆水室封頭鍛件整體成形鍛壓裝置及方法，該裝置包括：球狀上凸模、帶有若干整體水嘴成形模腔的成形下模以及設置于成形下模上用于承載坯料的定位環；整體水嘴成形模腔設置于成形下模的球形模腔的底面，并與成形下模的外部裝置相連通。本專利技術通過將成形預制坯料在重載液壓機載荷作用下熱沖壓成形為帶水嘴整體封頭。該專利的不足之處在于：成本高且結構復雜。
技術實現思路
1、1、要解決的問題
2、針對現有核電水室封頭鍛造仿形程度不高且操作困難的問題，本專利技術提供了一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法。本專利技術采用“成型全過程仿形模具鍛造”的方式，可確保足夠材料流動性，最大程度的仿形出水室封頭異形復雜輪廓；整體方法成形風險低，操作效率高，且可以將鋼錠由300噸級降低至230噸級，材料利用率提高近30％。
3、2、技術方案
4、為解決上述問題，本專利技術采用如下的技術方案。
5、一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法，包括如下步驟：
6、s1：預制圓柱坯料；
7、s2：對圓柱坯料進行異形管嘴區域鐓粗預成型：使用第一模具倒扣在圓柱坯料上方對圓柱坯料進行鐓粗；第一模具的內部具有異形管嘴仿形區，用于在鐓粗過程中在圓柱坯料中預成型異形管嘴區域；
8、s3：對鐓粗預成型后的圓柱坯料進行碾壓成型得到核電水室封頭鍛件：將鐓粗預成型后的圓柱坯料放置在仿形模具中，采用旋轉砧對圓柱坯料頂部進行碾壓成型，得到核電水室封頭鍛件。
9、更進一步的，所述第一模具包括模具本體，模具本體內部設置有異形管嘴仿形區和定位區，所述定位區位于模具本體內部的中端，異形管嘴仿形區位于模具本體內部的下端。
10、更進一步的，所述定位區為定位環，且定位環的尺寸與圓柱坯料的尺寸相適配，使得圓柱坯料與定位環進行對中。
11、更進一步的，圓柱坯料與定位環進行對中的方法包括：坯料直接放置在定位環中，坯料與模具為面接觸，該面水平且直徑尺寸與坯料相同，無需測量定位，就可確保坯料放置水平、軸線對中。沒有定位環，坯料放置在模具內腔中，與模具內腔為線接觸，造成坯料水平定位困難，鐓粗過程易發生坯料失穩，對中完成后進行鐓粗。
12、更進一步的，所述仿形模具包括第一模具，與第一模具可拆卸連接的第二模具，所述第二模具呈圓環狀，圓環中空心的區域用于放置圓柱坯料。
13、更進一步的，所述第二模具的內部設置有拔模斜角，所述拔模斜角的角度為6°～8°。
14、更進一步的，所述旋轉砧為上寬下窄的條形砧，上部連接液壓旋轉裝置，長度方向拔模斜角θ1為19°～25°，寬度方向拔模斜角θ2為3°～5°，頂部總長x2＝3100～3300mm，厚度y2＝800-1000mm；底部長度x1＝2000～2200mm，厚度y1為700～900mm。此旋轉砧在旋轉碾壓過程中，每一圈碾壓次數可控制在6～8次，可有效避免因碾壓次數過多導致鍛件內腔折疊缺陷；上寬下窄的設計，可保證在相同壓力情況下達到最佳變形效果。水室封頭鍛件成型，就是通過旋轉砧碾壓成型圓柱坯料頂部的內腔，以得到核電水室封頭鍛件。
15、3、有益效果
16、相比于現有技術，本專利技術的有益效果為：
17、(1)本專利技術通過改變傳統單一碾壓成型方法，采用“成型全過程仿形模具鍛造”的方式，即先對圓柱坯料采用第一模具進行異形管嘴區域鐓粗預成型，再通過仿形模具以及旋轉砧進行碾壓成型得到核電水室封頭鍛件；全過程仿形鍛造，可確保足夠材料流動性，最大程度的仿形出水室封頭異形復雜輪廓，最終實現華龍一號蒸汽發生器水室封頭的近凈成型鍛造，顯著提高了產品利用率、加工周期，降低了由鋼錠重量過大帶來的質量風險；整體方法成形風險低，操作效率高，且可以將鋼錠由300噸級降低至230噸級，材料利用率提高近30％；
18、(2)本專利技術通過第一模具對圓柱坯料進行異形管嘴區域鐓粗預成型，其模具本體內部的異形管嘴仿形區與最終核電水室封頭鍛件的異形管嘴形狀相同，用于鍛造成型全過程異形管嘴區域的填充；定位區用于鐓粗前圓柱坯料的定位和對中，及保持圓柱坯料在模具本體中的穩定性；并且采用定位環作為定位區，其定位環結構簡單，制作簡便，能夠輕松簡單實現與圓柱坯料的形狀相配性，同時對圓柱坯料能夠實現多方向限位，提高其穩定性；
19、(3)本專利技術中的仿形模具由第一模具和第二模具進行組合形成組合模具，并且第一模具與第二模具為可拆卸連接，便于不同階段的使用，使得一個仿形模具進行多個使用用途，既節約了成本，也提升了材料流動性，鍛件異形區域得到有效填充；同時采用組合模具的方式在壓力有限的條件下，最大程度的仿形出管嘴的形狀，使得鍛造成型水室封頭余量充足，并且預留了足夠的偏借空間。
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1.一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法，其特征在于：所述第一模具包括模具本體，模具本體內部設置有異形管嘴仿形區和定位區，所述定位區位于模具本體內部的中端，異形管嘴仿形區位于模具本體內部的下端。
3.根據權利要求2所述的一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法，其特征在于：所述定位區為定位環，且定位環的尺寸與圓柱坯料的尺寸相適配，使得圓柱坯料與定位環進行對中。
4.根據權利要求3所述的一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法，其特征在于：圓柱坯料與定位環進行對中的方法包括：將圓柱坯料直接放置在定位環中，圓柱坯料與定位環接觸的一面的尺寸與圓柱坯料的尺寸相同。
5.根據權利要求1或2所述的一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法，其特征在于：所述仿形模具包括第一模具，與第一模具可拆卸連接的第二模具，所述第二模具呈圓環狀，圓環中空心的區域用于放置圓柱坯料。
6.根據權利要求5所述的一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法，其特征在于：所述第二
7.根據權利要求1所述的一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法，其特征在于：所述旋轉砧為上寬下窄的條形砧，旋轉砧的上部連接液壓旋轉裝置，長度方向拔模斜角θ1為19°～25°，寬度方向拔模斜角θ2為3°～5°，頂部總長X2＝3100～3300mm，厚度Y2＝800-1000mm；底部長度X1＝2000～2200mm，厚度Y1為700～900mm。
...【技術特征摘要】
1.一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法，其特征在于：所述第一模具包括模具本體，模具本體內部設置有異形管嘴仿形區和定位區，所述定位區位于模具本體內部的中端，異形管嘴仿形區位于模具本體內部的下端。
3.根據權利要求2所述的一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法，其特征在于：所述定位區為定位環，且定位環的尺寸與圓柱坯料的尺寸相適配，使得圓柱坯料與定位環進行對中。
4.根據權利要求3所述的一種核電水室封頭鍛件的近凈成型鍛造方法，其特征在于：圓柱坯料與定位環進行對中的方法包括：將圓柱坯料直接放置在定位環中，圓柱坯料與定位環接觸的一面的尺寸與圓柱坯料的尺寸相同。
5....
【專利技術屬性】
技術研發人員：余鵬，董凱，田攀，李榮斌，蔣春霞，馬冰洋，
申請(專利權)人：上海電氣上重鑄鍛有限公司，
類型：發明
國別省市：
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