CN109108195B - 一种带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锻造工艺领域，公开了一种带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法。所述方法包括：将预制的坯料在第一模具中进行局部镦粗，得到带法兰的镦粗坯料，第一模具为一开口套筒状模具，其内腔形状与所需锻件套筒部分形状一致；将镦粗坯料放置在第二模具中，使用冲头锻出中心孔，得到带法兰筒体的平封头锻件；将平封头锻件放置在第三模具中，使用冲头对中心孔进行冲压，锻出椭圆封头，得到带法兰筒体与椭圆封头的一体成型锻件。本发明提供的带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法，使得带法兰的筒体与椭圆封头一体化锻件整体成型并符合锻件技术要求，且可以最大程度的使锻件的形状和尺寸接近产品最终的尺寸，提高锻件的材料利用率。

Description

一种带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法

技术领域

本发明涉及锻造工艺领域，具体是一种带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法。

背景技术

核电小堆，即小型先进模块化多用途反应堆，拥有小型化、模块化、一体化、非能动等先进革新型技术，具有安全性高、灵活性好、用途广泛等优势，在核能源领域广泛使用。

在核电小堆的零部件中，带法兰盲孔类下筒体是反应堆中的最重要锻件之一，反应堆压力容器下筒体锻件由法兰、筒体和椭圆封头组成。目前针对这一锻件的生产工艺主要是将一圈管嘴(锻造中转化为法兰)与筒体结合锻造成型，而将椭圆封头单独锻造成型，再将二者焊接起来，实质上锻造出来的锻件由三个部件锻造而成，为了确保设备的安全、可靠，经常需要对该锻件的焊缝进行检查。

可见，现有的带法兰筒体与椭圆封头的锻件由多个部分锻造而成，工艺复杂，制作成本高，而且由此增加了设备检查的工作量，而且在核电小堆进行反应时，无法确保锻件的安全性和可靠性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法，能够现有技术工艺复杂、成本高以及存在安全隐患的问题。

本发明是这样实现的，一种带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法，包括如下步骤：

将预制的坯料在第一模具中进行局部镦粗，得到带法兰的镦粗坯料，所述第一模具为一开口平底套筒状模具，其内腔形状与所需锻件筒体部分形状一致；

将所述镦粗坯料放置在第二模具中，使用冲头锻出中心孔，得到带法兰筒体的平封头锻件，所述第二模具为一开口平底套筒状模具，其内腔形状和深度与所述第一模具相同，且内腔直径比所述第一模具的大，以使锻出中心孔过程中坯料金属径向转移，成型筒体部位外形；

将所述平封头锻件放置在第三模具中，使用冲头对所述中心孔进行冲压，锻出椭圆封头，得到带法兰筒体与椭圆封头的一体化锻件，所述第三模具为一开口套筒状模具，其内腔套筒部分形状、大小和深度与所述第二模具相同，且所述第三模具内腔底部向下凹陷与所需锻件椭圆封头外形一致，所述第三模具整体深度比所述第二模具的大，以使冲压中心孔过程中坯料金属轴向转移，成型椭圆封头外形，得到所需带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件。

进一步的，所述得到带法兰筒体与椭圆封头的一体化锻件之后，还包括：

将所述一体化锻件在温度为1100℃的环境下滚圆修整，以增加法兰完工变形量。

进一步的，所述使用冲头锻出中心孔以及使用冲头对所述中心孔进行冲压，是分别先后采用两个或者两个以上锥度相同、直径从小到大的冲头进行锻造，以减小每次锻造的形变量。

进一步的，所述第一模具包括第一平板和第一套筒，所述第一平板置于所述第一套筒下方，与第一套筒形成内腔，所述内腔形状与所需锻件筒体部分外形一致。

进一步的，所述第二模具包括第二平板和第二套筒，所述第二平板置于所述第二套筒下方，与第二套筒形成内腔，所述第二模具的内腔形状和深度与所述第一模具相同，且直径比所述第一模具的大100～200mm。

进一步的，所述第三模具包括垫板和第三套筒，所述垫板设有与所需锻件椭圆封头外形一致的凹槽，置于所述第三套筒下方，所述第三套筒与所述第二套筒形状、大小、深度相同，所述第三模具整体深度比所述第二模具的大1000～1500mm。

进一步的，所述第一平板与第一套筒、第二平板与第二套筒、垫板与第三套筒之间为可拆卸连接，是定位销连接、螺纹连接和夹具夹紧连接中的一种或几种。

进一步的，所述第二模具直径比所述第一模具的大150mm，所述第三模具整体深度比所述第二模具的大1200mm。

本发明提供的带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法，先后完成锻件金属的径向转移和轴向转移，解决大型锻件整体成型的压力过大问题，使得带法兰的筒体与椭圆封头一体化锻件能整体成型并符合锻件技术要求，且可以最大程度的使锻件的形状和尺寸接近产品最终的尺寸，提高锻件的材料利用率。

附图说明

图1是本发明实施例中带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法的流程图；

图2是本发明另一个实施例中带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法的流程图；

图3是本发明实施例中将坯料进行局部镦粗的示意图；

图4是本发明实施例中将镦粗坯料锻出中心孔的示意图；

图5是本发明实施例中将平封头锻件冲压出椭圆封头的示意图；

图6是本发明一个实施例中将坯料进行局部镦粗的尺寸示意图；

图7是本发明一个实施例中将镦粗坯料锻出中心孔的尺寸示意图；

图8是本发明一个实施例中将平封头锻件冲压出椭圆封头的尺寸示意图。

附图中：1、坯料；10、第一模具；11、第一套筒；12、第一平板；2、镦粗坯料；20、第二模具；21、第二套筒；22、第二平板；3、第一冲头；4、第二冲头；5、带法兰筒体的平封头锻件；6、中心孔；30、第三模具；31、第三套筒；32、垫板；7、第三冲头；8、第四冲头；9、带法兰筒体与椭圆封头的锻件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明实施例中带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法的流程图，在本发明实施例中，一种带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法，包括如下步骤：

步骤S101，将预制的坯料在第一模具中进行局部镦粗，得到带法兰的镦粗坯料，第一模具为一开口平底套筒状模具，其内腔形状与所需锻件筒体部分形状一致；

步骤S102，将镦粗坯料放置在第二模具中，使用冲头锻出中心孔，得到带法兰筒体的平封头锻件，第二模具为一开口平底套筒状模具，其内腔形状和深度与第一模具相同，且内腔直径比第一模具的大，以使锻出中心孔过程中坯料金属径向转移，成型筒体部位外形；

步骤S103，将平封头锻件放置在第三模具中，使用冲头对中心孔进行冲压，锻出椭圆封头，得到带法兰筒体与椭圆封头的一体化锻件，第三模具为一开口套筒状模具，其内腔套筒部分形状、大小和深度与所述第二模具相同，且第三模具内腔底部向下凹陷与所需锻件椭圆封头外形一致，第三模具整体深度比第二模具的大，以使冲压中心孔过程中坯料金属轴向转移，成型椭圆封头外形，得到所需带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件。

如图2所示，在本发明一个实施例中，步骤S103即将平封头锻件放置在第三模具中，使用冲头对中心孔进行冲压，得到带法兰筒体与椭圆封头的一体化锻件之后，还包括：

步骤S201，将一体化锻件在温度为1100℃的环境下滚圆修整，以增加法兰完工变形量。

如图3所示，是本发明实施例中将坯料进行局部镦粗的示意图，在本发明一个实施例中，将预制的坯料1放置在第一模具10中进行镦粗，得到带法兰的镦粗坯料2，其中第一模具10包括第一套筒11和第一平板12，第一平板12置于第一套筒11下方，与第一套筒11形成内腔，内腔形状与所需锻件筒体部分外形一致。

在本发明实施例中，第一模具10的内腔形状可以是圆柱状、倒锥台状，还可以是根据实际需要将多种简单形状结合形成的内腔形状，本发明不做进一步限制。进一步的，本发明实施例中，第一平板12与第一套筒11之间为可拆卸连接，可以是定位销连接、螺纹连接和夹具夹紧连接中的一种或几种，以便冲锻结束后方便进行脱模以及进行模具的清理。

在本发明其他实施例中，也可以将第一模具10一体化成型制作。

如图4所示，是本发明实施例中将镦粗坯料锻出中心孔的示意图，在本发明一个实施例中，第二模具20包括第二套筒21和第二平板22，第二平板22置于第二套筒21下方，与第二套筒21形成内腔，内腔形状和深度与第一模具10相同，且直径比第一模具10的大100～200mm。

本发明实施例中，第二平板22与第二套筒21之间为可拆卸连接，可以是定位销连接、螺纹连接和夹具夹紧连接中的一种或几种，以便冲锻结束后方便进行脱模以及进行模具的清理。

在本发明其他实施例中，也可以将第二模具20一体化成型制作。

如图5所示，是本发明实施例中将平封头锻件冲压出椭圆封头的示意图，在本发明一个实施例中，第三模具30包括第三套筒31和垫板32，垫板32置于第三套筒31下方，第三套筒与第二套筒形状、大小、深度相同，第三模具整体深度比第二模具的大1000～1500mm。

在本发明一个具体实施例中，第二模具直径比第一模具的大150mm，第三模具深度比第二模具的大1200mm，另外根据实际所需要的锻件的大小进行尺寸的调整应当属于本发明要求保护技术范围内，本发明不进行限制。

本发明实施例中，第三平板32与第三套筒31之间为可拆卸连接，可以是定位销连接、螺纹连接和夹具夹紧连接中的一种或几种，以便冲锻结束后方便进行脱模以及进行模具的清理。

在本发明其他实施例中，也可以将第三模具30一体化成型制作。

在本发明其他实施例中，也可以将第二模具20和第三模具30使用同一个第二套筒21，当将坯料在第二模具20上锻出中心孔之后，将第二模具20中的第二平板22拆除，然后在第二套筒21下方接上垫板32，可以形成第三模具30，可以减少使用一个第三套筒，降低锻造成本。

在发明实施例中，使用冲头锻出中心孔以及使用冲头对中心孔进行冲压，可以是先后采用两个或者两个以上锥度相同、直径从小到大的冲头进行锻造，以减小每次锻造的形变量，从而能够坯料变形均匀，减小锻件内部应力。

如图4、图5所示，在本发明一个实施例中，先后使用第一冲头3和第二冲头4在镦粗坯料2上锻出中心孔6，并且中心孔6与坯料外圆同心；先后使用第三冲头7和第四冲头8对平封头锻件上的中心孔进行冲压，得到带法兰筒体与椭圆封头的一体化锻件9。

如图6、图7、图8所示，为本发明具体实施例锻造带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的尺寸变化流程。

本发明提供的带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法，先后完成锻件金属的径向转移和轴向转移，解决大型锻件整体成型的压力过大问题，使得带法兰的筒体与椭圆封头一体化锻件能整体成型并符合锻件技术要求，且可以最大程度的使锻件的形状和尺寸接近产品最终的尺寸，提高锻件的材料利用率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件的锻造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将预制的坯料在第一模具中进行局部镦粗，得到带法兰的镦粗坯料，所述第一模具为一开口平底套筒状模具，其内腔形状与所需锻件筒体部分形状一致；

将所述镦粗坯料放置在第二模具中，使用冲头锻出中心孔，得到带法兰筒体的平封头锻件，所述第二模具为一开口平底套筒状模具，其内腔形状和深度与所述第一模具相同，且内腔直径比所述第一模具的大，以使锻出中心孔过程中坯料金属径向转移，成型筒体部位外形；

将所述平封头锻件放置在第三模具中，使用冲头对所述中心孔进行冲压，锻出椭圆封头，得到带法兰筒体与椭圆封头的一体化锻件，所述第三模具为一开口套筒状模具，其内腔套筒部分形状、大小和深度与所述第二模具相同，且所述第三模具内腔底部向下凹陷与所需锻件椭圆封头外形一致，所述第三模具整体深度比所述第二模具的大，以使冲压中心孔过程中坯料金属轴向转移，成型椭圆封头外形，得到所需带法兰筒体与椭圆封头一体化锻件；

所述使用冲头锻出中心孔以及使用冲头对所述中心孔进行冲压，是分别先后采用两个或者两个以上锥度相同、直径从小到大的冲头进行锻造，以减小每次锻造的形变量。

2.如权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述得到带法兰筒体与椭圆封头的一体化锻件之后，还包括：将所述一体化锻件在温度为1100℃的环境下滚圆修整，以增加法兰完工变形量。

3.如权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所述第一模具包括第一平板和第一套筒，所述第一平板置于所述第一套筒下方，与第一套筒形成内腔，所述内腔形状与所需锻件筒体部分外形一致。

4.如权利要求3所述的锻造方法，其特征在于，所述第二模具包括第二平板和第二套筒，所述第二平板置于所述第二套筒下方，与第二套筒形成内腔，所述第二模具的内腔形状和深度与所述第一模具相同，且直径比所述第一模具的大100～200mm。

5.如权利要求4所述的锻造方法，其特征在于，所述第三模具包括垫板和第三套筒，所述垫板设有与所需锻件椭圆封头外形一致的凹槽，置于所述第三套筒下方，所述第三套筒与所述第二套筒形状、大小、深度相同，所述第三模具整体深度比所述第二模具的大1000～1500mm。

6.如权利要求5所述的锻造方法，其特征在于，所述第一平板与第一套筒、第二平板与第二套筒、垫板与第三套筒之间为可拆卸连接，是定位销连接、螺纹连接和夹具夹紧连接中的一种或几种。

7.如权利要求6所述的锻造方法，其特征在于，所述第二模具直径比所述第一模具的大150mm，所述第三模具整体深度比所述第二模具的大1200mm。

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