CN108213295B - 管嘴锻造方法及核电主泵泵壳仿形锻造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锻造领域，公开了一种管嘴锻造方法及核电主泵泵壳仿形锻造工艺。该管嘴锻造方法，包括锻造第一管嘴，锻造第一管嘴包括：在筒体坯料上加工出定位孔；对定位孔进行局部加热；将筒体坯料放置于下模上，下模的冲槽内设置有与定位孔相匹配的导柱，导柱穿过定位孔对筒体坯料进行定位；在筒体坯料内采用第一冲头进行预冲，第一冲头上与导柱相对应设置有第一导孔，导柱插入第一导孔，成形筒体坯料内部型腔，在筒体坯料内采用第一冲头进行冲挤，第二冲头的直径小于第一冲头的直径，第二冲头上与导柱相对应设置有第二导孔，冲挤时，导柱插入第二导孔，成形第一管嘴。其可以提高材料利用率、减少加工量，锻件变形程度大，锻件质量好，性能优良。

Description

管嘴锻造方法及核电主泵泵壳仿形锻造工艺
技术领域
本发明涉及锻造领域，尤其是一种管嘴锻造方法及核电主泵泵壳仿形锻造工艺。
背景技术
主泵是反应堆压力边界内的唯一能动设备，是非能动反应堆的关键主设备。主泵泵壳是主泵的核心承压部件、核安全一级设备，属于核电站核岛的核心设备，其安全性、可靠性、先进性对我国具有知识产权的大型先进压水堆核电技术有重大影响，要求按照世界核电最高安全要求、最严格的技术标准制造。
以往泵壳这类复杂的产品都采用铸造方式制造，但近年来随着第三代核电技术要求的提高，为进一步提高其在核电厂的安全性及使用寿命，提高了主泵泵壳的性能要求。为了满足更高的泵壳性能要求，采用锻造泵壳来代替铸造泵壳已经成为一种必须的选择。泵壳锻件粗加工图见图1，由于泵壳锻件形状复杂，属于空心异形件，两个管嘴高度高，与锻件本体直径差大，由此导致锻造难度增大，尤其是仿形锻造。
目前核电主泵泵壳锻件的主要锻造方式都采用大包络管嘴方式，锻造方式的基本类型有：
①自由锻成形空心锻件，锻件结构图见图2和图3，锻件管嘴采用实心包络成形，锻件重量大，材料利用率低。
②胎模锻成形实心锻件，锻件结构图见图4和图5，管嘴采用实心包络方式锻出，锻件为实心结构，锻件重量较重，材料利用率低。
③挤压成形，锻件结构见图6，使用冲头挤压坯料成形2个管嘴，2个管嘴全部为实心结构，材料利用率低。
因此，基于锻件材料利用率较低的缺点，发明了一种材料利用率较高的仿形锻造方法，该方法采用专用成形装置将2个管嘴全部锻造出来。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以极大提高材料利用率的管嘴锻造方法及核电主泵泵壳仿形锻造工艺。
本发明公开的管嘴锻造方法，包括锻造第一管嘴，锻造第一管嘴包括如下步骤：
在筒体坯料上加工出定位孔；
对定位孔进行局部加热；
将筒体坯料放置于下模上，下模的冲槽内设置有与定位孔相匹配的导柱，导柱穿过定位孔对筒体坯料进行定位；
在筒体坯料内采用第一冲头进行预冲，第一冲头上与导柱相对应设置有第一导孔，预冲时，导柱插入第一导孔，成形筒体坯料内部型腔；
在筒体坯料内采用第二冲头进行冲挤，第二冲头的直径小于第一冲头的直径，第二冲头上与导柱相对应设置有第二导孔，冲挤时，导柱插入第二导孔，成形第一管嘴。
优选地，利用承力装置分别将第一冲头和第二冲头放入筒体坯料内进行冲压。
优选地，所述承力装置包括下横梁和承力柱，下横梁和承力柱通过可拆卸方式连接，下横梁安装于压机活动横梁上随其上下移动，第一冲头或第二冲头安装于下横梁上随其上下移动。
优选地，所述的管嘴锻造方法，包括锻造第二管嘴，锻造第二管嘴包括如下步骤：
在筒体坯料的端面外侧加工斜度为α的斜面；
对筒体坯料具有斜度α一端局部加热；
将筒体坯料具有斜度α一端置于第一漏盘内，并利用镦板镦粗使具有斜度α的一端镦粗收口；
将筒体坯料具有斜度α一端置于与第二管嘴相适配的第二漏盘，利用镦板镦粗成形第二管嘴。
优选地，在利用第二漏盘镦粗成形第二管嘴后，在筒体坯料内部设置相匹配的镦粗筒进行筒体内部挤压。
优选地，α的取值范围为15°～30°。
本发明的核电主泵泵壳仿形锻造工艺，包括如上所述的管嘴锻造方法。
本发明的有益效果是：
①提高材料利用率，降低制造成本。核电主泵泵壳锻件采用本发明的仿形锻造，极大减少自由锻造等成形工艺的工艺辅料重量，锻件重量减少40％以上，极大降低材料成本。
②减少加工量，缩短加工周期。仿形锻造核电泵壳不仅极大减少锻件重量，而且极大减少机加工的工作量，降低加工费用，缩短交货期。
③锻件变形程度大，锻件质量好。泵壳锻件仿形锻造相比自由锻方式成形，变形程度更大，更能够锻透锻件，2个管嘴采用大变形镦粗、挤压成形，成形效果好，锻件质量好。
④锻件性能好。泵壳采用仿形锻造，锻件轮廓形状与粗加工图相似，锻件材料流线完整，减少机加工对材料流线的破坏，锻件性能较好。
附图说明
图1是核电主泵泵壳锻件粗加工图；
图2和图3是自由锻造泵壳锻件结构图；
图4和图5是胎模锻造泵壳结构图；
图6是挤压成形泵壳结构图；
图7是第一管嘴锻造的预冲成形示意图；
图8是第一管嘴锻造的冲挤成形示意图；
图9是第二管嘴成形前筒体坯料结构示意图；
图10是第二管嘴使用第一漏盘成形示意图；
图11是第二管嘴使用第二漏盘成形示意图；
图12是第二管嘴使用镦粗筒的成形示意图。
附图标记：第一管嘴1，第二管嘴2，下模3，冲槽4，导柱5，第一冲头6，第一导孔70，第二导孔71，承力装置8，承力柱801，下横梁802，筒体坯料9，第二冲头10，第一漏盘11，镦板12，第二漏盘13，镦粗筒14。
具体实施方式
下面以核电主泵泵壳锻件仿形锻造为例对本发明进一步说明。
核电主泵泵壳锻件仿形锻造工艺方法主要步骤为：
①钢锭压钳口，钢锭加热后冒口压钳把，便于下一火次镦拔过程的夹持操作；
②镦拔、下料，对坯料进行镦粗拔长制坯，改善钢锭组织缺陷；
③镦粗、冲孔，下料后将坯料镦粗冲孔，为扩孔制坯；
④马杠扩孔，马杠扩孔至直径满足中间坯尺寸，制作中间坯料，中间坯料即为筒体坯料9；
⑤在筒体坯料9上加工出定位孔，便于坯料热态下迅速定位冲挤位置，同时定位孔穿过下模3的导柱5，保证冲头冲挤过程平稳；
⑥加工完成定位孔后采用局部加热的方式加热定位孔附近区域，将筒体坯料9放置于下模3上，下模3的冲槽4内设置有与定位孔相匹配的导柱5，导柱5穿过定位孔对筒体坯料9进行定位，在筒体坯料9内采用第一冲头6进行预冲，第一冲头6上与导柱5相对应设置有第一导孔70，预冲时，导柱5插入第一导孔70，成形筒体坯料9内部型腔，成形示意图见图7；
在筒体坯料9内采用第二冲头10进行冲挤，第二冲头10的直径小于第一冲头6的直径，第二冲头10上与导柱5相对应设置有第二导孔71，冲挤时，导柱5插入第二导孔71，成形第一管嘴1，成形示意图见图8；
第一冲头6和第二冲头10需要从筒体坯料9内部冲压，为了便于第一冲头6和第二冲头10施力，利用承力装置8分别将第一冲头6和第二冲头10放入筒体坯料9内进行冲压，所述承力装置8包括下横梁802和承力柱801，下横梁802和承力柱801通过如螺栓、销子等可拆卸方式连接，下横梁802安装于压机活动横梁上随其上下移动，第一冲头6或第二冲头10安装于下横梁802上随其上下移动。锻造时首先将筒体坯料9放置于下模3上，使定位孔穿过下模3的导柱5，然后由操作机夹持安装有冲头的下横梁802穿过筒体坯料9中心，当冲头位置对准毛坯定位孔时水压机横梁带动承力柱801向下移动使其与下横梁802相互配合组合为一个封闭式框架装置，组合后的承力装置8随压机横梁上下移动进行挤压成形第一管嘴1，其中，压机可以采用水压机、油压机等设备。
⑦加工坯料端面斜度α，为了使用第一漏盘11成形第二管嘴2时减小材料流动阻力，便于材料沿直径方向收口流动，其中，α的取值范围为15°～30°，第二管嘴成形前筒体坯料结构示意图见图9。
将筒体坯料9具有斜度α一端置于第一漏盘11内，并利用镦板12镦粗使具有斜度α的一端镦粗收口，使筒体坯料9有斜度α的一端直径减小，成形示意图见图10；
将筒体坯料9具有斜度α一端置于与第二管嘴2相适配的第二漏盘13，利用镦板12镦粗成形第二管嘴2，成形示意图见图11。为防止使用漏盘镦粗成形后内孔存在台阶缺肉的缺陷，在利用第二漏盘13镦粗成形第二管嘴2后，在筒体坯料9内部设置相匹配的镦粗筒14进行筒体内部挤压，成形示意图见图12。经过以上步骤的成形后，最终完成仿形锻造泵壳锻件。

Claims (6)

1.管嘴锻造方法，其特征在于，包括锻造第一管嘴(1)，锻造第一管嘴(1)包括如下步骤：
在筒体坯料(9)上加工出定位孔；
对定位孔进行局部加热；
将筒体坯料(9)放置于下模(3)上，下模(3)的冲槽(4)内设置有与定位孔相匹配的导柱(5)，导柱(5)穿过定位孔对筒体坯料(9)进行定位；
在筒体坯料(9)内采用第一冲头(6)进行预冲，第一冲头(6)上与导柱(5)相对应设置有第一导孔(70)，预冲时，导柱(5)插入第一导孔(70)，成形筒体坯料(9)内部型腔；
在筒体坯料(9)内采用第二冲头(10)进行冲挤，第二冲头(10)的直径小于第一冲头(6)的直径，第二冲头(10)上与导柱(5)相对应设置有第二导孔(71)，冲挤时，导柱(5)插入第二导孔(71)，成形第一管嘴(1)；
锻造第一管嘴(1)后锻造第二管嘴(2)，锻造第二管嘴(2)包括如下步骤：
在筒体坯料(9)的端面外侧加工斜度为α的斜面；
对筒体坯料(9)具有斜度α一端局部加热；
将筒体坯料(9)具有斜度α一端置于第一漏盘(11)内，并利用镦板(12)镦粗使具有斜度α的一端镦粗收口；
将筒体坯料(9)具有斜度α一端置于与第二管嘴(2)相适配的第二漏盘(13)，利用镦板(12)镦粗成形第二管嘴(2)。
2.如权利要求1所述的管嘴锻造方法，其特征在于，利用承力装置(8)分别将第一冲头(6)和第二冲头(10)放入筒体坯料(9)内进行冲压。
3.如权利要求2所述的管嘴锻造方法，其特征在于，所述承力装置(8)包括下横梁(802)和承力柱(801)，下横梁(802)和承力柱(801)通过可拆卸方式连接，下横梁(802)安装于压机活动横梁上随其上下移动，第一冲头(6)或第二冲头(10)安装于下横梁(802)上随其上下移动。
4.如权利要求1所述的管嘴锻造方法，其特征在于，在利用第二漏盘(13)镦粗成形第二管嘴(2)后，在筒体坯料(9)内部设置相匹配的镦粗筒(14)进行筒体内部挤压。
5.如权利要求1所述的管嘴锻造方法，其特征在于，α的取值范围为15°～30°。
6.核电主泵泵壳仿形锻造工艺，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一权利要求所述的管嘴锻造方法。
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