CN102161064A - 加氢反应器用厚壁球形封头的成型模具及成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型加氢反应器用厚壁球形封头产品的成型模具及先进成型冲压工艺方法。成型模具包括上模和下模，上模呈下凸球形圆弧面状；下模呈下凹球形圆弧面状；上模和下模同轴心并同向放置。本发明的成型工艺方法是将上模固定连接在压力机上，下模支腿放置于压力机的下工作台面上，安装时确保上模、下模校正同心，然后将加热后的工件冲压，成型为厚壁球形封头。本发明大大提高球形封头的表面质量，还不会因成型不均匀造成表面微裂纹的产生，冲压的壁厚均匀，外形尺寸及圆度更优。且此工艺方法对加氢反应器用厚壁球形封头无需额外的加放余量。本发明操作简单，成型可靠性高，外形尺寸好，加工周期短。

Description

加氢反应器用厚壁球形封头的成型模具及成型工艺

技术领域

本发明涉及一种先进成型工装模具，并且涉及一种先进成型冲压工艺方法，具体涉及一种大型加氢反应器用厚壁球形封头产品的成型模具及先进成型冲压工艺方法。

背景技术

加氢设备中需要使用大型的压力容器设备，这种压力容器设备是由两个球形封头与筒体组合，并通过环缝焊接形成的密闭压力容器。因此这种厚壁的球缺体球形封头是加氢反应器设备中的关键部件。

随着压力容器装备业的容积加大，球形封头的直径随之加大，用于加工这种球形封头的坯料直径则更大，目前已知在生产的封头坯料直径在7000mm左右。

目前球形封头的加工方法是，采用这种大型的整体半球形封头坯料，在半球直径成型模具中，利用球形凸模进行冲压成型。用这种方法生产厚壁球形件，存在加工余量大，所需坯料重量大，制造成本高，产品质量差等许多不足之外。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种加氢反应器用厚壁球形封头的成型模具以及先进成型工艺方法，它可以提高球形封头的质量，降低封头材料成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种制作加氢反应器用厚壁球形封头的成型模具。它包括上模和下模，上模是冲压模，呈下凸球形圆弧面状；下模是承压模，呈下凹球形圆弧面状；上模和下模同球心并同向放置，上模的外径与冲压成型的球形封头的内径相等，下模的内径与冲压成型的球形封头的外径相等。

本发明加氢反应器用厚壁球形封头的成型工艺方法通过以下步骤进行：

第一步，根据冲压工艺技术计算出合理的球形封头坯料直径不大于5米的圆饼毛坯料的尺寸。

第二步，安装专用成型工装模具：将成型工装模具的上模固定连接在压力机的机动梁上，将连接有下模的下模支腿放置于压力机的下工作台面上；安装时确保上模、下模校正同心，并保持技术状态良好无误。

第三步，冲压成型：

(1)将模具预热；

(2)将球形封头毛坯(工件)加热后放置于下模上；

(3)将加热后的工件冲压，成型为厚壁球形封头。

本发明采用先进的一次冲压成型工装模具进行成型，不仅能够大大提高封头的表面质量，还不会因成型不均匀造成表面微裂纹的产生，冲压的壁厚均匀，外形尺寸及圆度更优。且此工艺方法对加氢反应器用厚壁球形封头无需额外的加放余量。

本发明操作简单，成型可靠性高，外形尺寸好，加工周期短。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明工装模具的结构示意图；

图2是将模具安装于压力机上，并将毛坯置于工装模具内的示意图；

图3是在工装模具上将毛坯冲压成型示意图。

图中：1、上模 2、下模 3、下模外套 4、加强板筋 5、下模支腿 6-1、毛坯 6-2、球形封头 7、上模座 8、螺栓

具体实施方式

参见图1，本发明提供一种制作加氢反应器用厚壁球形封头的成型模具，它包括上模1和下模2，上模1是冲压模，呈下凸球形圆弧面状。在保证必须的刚度和强度要求下，为减轻上模1的重量，上模1的内部镂空，按照有规律的挖空设计，由加强板筋4连接支撑。下模2是承压模，呈下凹球形圆弧面状。下模2的外部由下模外套3包覆，组合成一下模组件整体，连接在下模支腿5上，由下模支腿5支撑。下模支腿5采用8-12个支腿。为了在冲压拉伸过程中减少对图2所示的封头毛坯6-1的划伤，下模2和下模外套3分别采用球磨铸铁和铸钢两种材质，对工件有润滑作用。其中下模外套3根据设计强度采用环形挖空的铸钢件。此工装下模的制造与操作工艺简单，本发明的工装模具用料与传统的模具用料相比可节省70％以上的钢材。

参见图2、图3，上模1和下模2同球心并同向放置，上模1的外径与冲压成型的球形封头6-2的内径相等；下模2的内径根据球形封头6-2成型的厚度及成型尺寸按冲压工艺要求计算，与冲压成型的球形封头6-2的外径相等；下模2端口为过渡圆弧R，圆弧R使得冲压过程中毛坯6-1所受阻力较小，不易受损伤且整体壁厚均匀。本发明成型工装模具安装于现有压力机上，上模1通过螺栓8和其上方的上模座7紧固连接，上模座7安装在压力机的机动梁上；下模支腿5固定在压力机的工作台上；本发明借用了其它冲压工装上的支腿(循环使用)，节省了下模支腿5的材料，又防止了封头圆弧最低点接触压机底平台台面。本发明将整个模具安放在压力机之间，用压力机完成冲压工作。

本发明加氢反应器用厚壁球形封头的先进成型工艺方法，通过以下步骤进行球形封头的成型：

第一步，根据冲压工艺计算合理的球形封头坯料(即毛坯6-1)≤5米的圆饼坯料尺寸。

第二步，安装模具：本发明先进成型工装模具安装于现有压力机上，安装时确保上模1的外径、下模2内径同轴心。上模1通过螺栓8和其上方的上模座4紧固连接，上模座4安装在压力机的机动梁上；下模支腿5固定在压力机的工作台上；上模座4可随压力机的机动梁做上、下运动。

第三步，冲压成型，成型过程在一套成型模具上进行一次成型。

(1)将模具预热为150±10℃，在下模2端口的内过渡R圆弧面涂上润滑剂。

(2)将毛坯6-1加热到930-950℃，放置于下模2上(如图2所示)。

(3)冲压：将加热后的毛坯6-1冲压成型，如图3所示，冲压时使毛坯6-1的温度保持在920-945℃，整个冲压过程一般为6-9分钟，优选在8分钟；在冲压过程中直至成型，球形封头坯料的最低温度不能低于850℃，最后冲压成型球形封头6-2(如图3所示)。

本发明在冲压过程中，封头绝大多数的内表面与上模具接触，因此完全可保证产品的外形尺寸，壁厚的均匀性。

Claims (10)

1.一种制作加氢反应器用厚壁球形封头的成型模具，它包括上模和下模，其特征在于：上模是冲压模，呈下凸球形圆弧面状；下模是承压模，呈下凹球形圆弧面状；上模和下模同轴心并同向放置，上模的外径与冲压成型的球形封头的内径相等，下模的内径与冲压成型的球形封头的外径相等。

2.根据权利要求1所述的成型模具，其特征在于：上模的内部镂空，由加强板筋连接支撑。

3.根据权利要求1所述的成型模具，其特征在于：下模端口为过渡圆弧R。

4.根据权利要求1所述的成型模具，其特征在于：下模的外部由下模外套包覆，组合成一下模组件整体，连接在下模支腿上，由下模支腿支撑。

5.根据权利要求4所述的成型模具，其特征在于：下模和下模外套分别采用球磨铸铁和铸钢两种材质，其中下模外套采用环形挖空的铸钢件。

6.根据权利要求2、5所述的成型模具，其特征在于：上模通过螺栓和其上方的上模座紧固连接，上模座安装在压力机的机动梁上；下模支腿固定在压力机的工作台上。

7.一种加氢反应器用厚壁球形封头的成型方法，通过以下步骤进行：

第一步，根据冲压工艺技术计算出合理的球形封头坯料直径不大于5米的圆饼毛坯料的尺寸；

第二步，安装专用成型工装模具：将模具的上模固定连接在上模座上，上模座与压力机的机动梁连接；将下模支腿放置于压力机的下工作台面上；安装时确保上模、下模校正同轴心，并保持技术状态良好无误；

第三步，冲压成型：

(1)将模具预热；

(2)将球形封头毛坯(工件)加热后放置于下模上；

(3)将加热后的工件冲压，成型为厚壁球形封头。

8.根据权利要求7所述的成型方法，其特征在于：

在所述第三步(1)中，将模具预热为150±10℃，在下模端口的内过渡R圆弧面涂上润滑剂。

9.根据权利要求7所述的成型方法，其特征在于：

在所述第三步(2)中，将毛坯加热到930-950℃，放置于下模上。

10.根据权利要求7所述的成型方法，其特征在于：

在所述第三步(3)中，整个冲压过程一般为6-9分钟，优选8分钟；在冲压过程中直至成型，球形封头坯料的最低温度不能低于850℃，最后冲压成型为球形封头。

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