CN110125315B - 带不对称管嘴的主管道管坯的锻造成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及带一体化管嘴的主管道管坯的锻造成形方法，公开了一种带不对称管嘴的主管道管坯的锻造成形方法。本发明按照主管基圆与多边形截面的两条边同时相切来控制的情况下，在拍扁形成两个管嘴时，利用上下砧接触面积不同先实现不对称变形，再利用接触面积相同的上下砧进行对称变形，使得主管道三段直管部分同心，能够很好的保证锻件毛坯的锻造余量和形状尺寸控制难度，提高钢锭利用率，大大减少锻件毛坯因形状尺寸而报废的风险。
Description
技术领域
本发明涉及带一体化管嘴的主管道管坯的锻造成形方法，尤其是一种带不对称管嘴的主管道管坯的锻造成形方法。
背景技术
公知的：随着第三代核电技术的推广应用以及石化行业容器大型化发展，为了减少焊缝，增强设备可靠性，越来越多大型的形状复杂的难锻材料关键部件需要采用一体化锻件来制造。目前，国内外在锻造含位向不同的一体化管嘴的主管道，在分料成形管嘴时，主要有采取大包络方式成形以及根据管嘴角度拔成六方或者八方截面，在各面上深度不一的三角来分料这两种方式。
大包络方式即是将管嘴包络在一整圈大法兰内，公开号为CN104174798A的专利申请即是采用了大包络方式。大包络方式成形的截面很大，锻件内部很难锻透压实，而且极其浪费原材料，给后续机加工、UT检测、晶粒度和性能等检测带来很大的麻烦和风险。
对于拔成六方或者八方截面，在各面上深度不一的三角来分料的方式，公开号为CN102825207A和CN105328110A的专利申请即是采用了此种方式，此方式压扁时会造成两端的直管部分中心线不一致。基圆与八边形的两条边相切时，沿着垂直于相对的两条边的方向或者垂直于对角线的方向压扁，基圆与八边形的一条边相切时，沿着垂直于相对的两条边的方向或者垂直于对角线的方向压扁，都会使得管嘴两侧的直管部分不在一条中心线上。在拔长两个管嘴之间的直管部分时需要不断的找正。这会给保证锻件形状尺寸造成很大的风险，而且相应的锻造余量也会较大，从而增加了生产制造的成本。
以图3为例，实线表示拔长成八方截面的坯料，虚线表示通过挤压第一管嘴两侧形成的第一坯料段，O1表示第一坯料段的基圆圆心，点画线表示通过挤压第二管嘴两侧形成的第二坯料段，O2表示第二坯料段的基圆圆心，可以看到在分别挤压形成第一管嘴和第二管嘴后，第一坯料段的基圆圆心O1和第二坯料段的基圆圆心O2并不在同一条轴线上，需要在锻造时不断调整使O1和O2保持同轴，这是十分困难的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带不对称管嘴的主管道管坯的锻造成形方法，使各管嘴所在管坯段的基圆圆心位于同一轴线上，解决的是其它成形方法锻造出的主管道管坯锻件毛坯余量大，形状尺寸控制困难的问题。
本发明公开的带不对称管嘴的主管道管坯的锻造成形方法，主管道管坯具有相互不对称的第一管嘴和第二管嘴，包括如下步骤：
一、根据设计的第一管嘴和第二管嘴的夹角，将坯料制成正多边形截面结构，正多边形截面的外角与第一管嘴和第二管嘴的夹角相等；
二、根据设计的第一管嘴和第二管嘴的轴向位置，在正多边形截面结构上进行分料，将正多边形截面结构划分为第一坯料段、第二坯料段和凹档段，所述第一管嘴位于第一坯料段，第二管嘴位于第二坯料段，凹档段位于第一坯料段和第二坯料段之间；
三、保持第一坯料段、第二坯料段和凹档段具有两个相邻面分别位于同一平面上的情况下，拔长凹档段，此两个相邻面为第一侧面和第二侧面；
四、在第一坯料段上将第一侧面的相对面作为第一管嘴的端面，在第二坯料段上将第二侧面的相对面作为第二管嘴的端面，利用上砧和下砧分别对第一管嘴的两侧以及第二管嘴的两侧挤压变形，
在挤压第一管嘴的两侧时，上砧位于径向距离远离凹档段的一侧，下砧位于径向距离靠近凹档段的一侧，下砧与第一坯料段以及第二坯料段同时接触，上砧仅与第一坯料段相接触，在上砧和下砧的挤压下，第一管嘴两侧发生不对称变形，当第一管嘴两侧与凹档段的径向距离相等时，调整上砧和下砧与坯料的接触面积相等，第一管嘴两侧同步变形，第一坯料段基圆与第一侧面相切，使第一坯料段与凹档段基圆同心；
在挤压第二管嘴的两侧时，上砧位于径向距离远离凹档段的一侧，下砧位于径向距离靠近凹档段的一侧，下砧与第一坯料段以及第二坯料段同时接触，上砧仅与第二坯料段相接触，在上砧和下砧的挤压下，第二管嘴两侧发生不对称变形，当第二管嘴两侧与凹档段的径向距离相等时，调整上砧和下砧与坯料的接触面积相等，第二管嘴两侧同步变形，第二坯料段基圆与第二侧面相切，使第二坯料段基圆与凹档段基圆同心；
五、根据设计的第一管嘴和第二管嘴的位置，对第一坯料段和第二坯料段进行分料，拔长第一坯料段和第二坯料段的主管部分。
优选地，步骤二中，在相邻两个面上进行分料，此分料的两个相邻面为所述第一侧面和第二侧面的相对面。
优选地，所述第一管嘴和第二管嘴的夹角为45°；
步骤一中，将坯料制成做正八边形截面结构，设正八边形的八个侧面沿顺时针方向依次为a、b、c、d、e、f、g、h；
步骤二中，在e、f面上进行分料,将正八边形截面结构划分为第一坯料段、第二坯料段和凹档段；
步骤三中，保持第一坯料段、第二坯料段和凹档段中a、b两面分别处于同一平面上的情况下，拔长凹档段；
步骤四中，在第一坯料段以e面作为第一管嘴的端面，在第二坯料段以f面作为第二管嘴的端面，利用上砧和下砧分别对第一管嘴的两侧以及第二管嘴的两侧挤压变形，
在第一管嘴的两侧的不对称变形时，下砧同时与第一坯料段以及第二坯料段的c面接触，上砧与第一坯料段的g面接触，
在第一管嘴的两侧的对称变形时，下砧与第一坯料段的c面接触，上砧与第一坯料段的g面接触，
在第二管嘴的两侧的不对称变形时，下砧同时与第一坯料段以及第二坯料段的h面接触，上砧与第二坯料段的d面接触，
在第二管嘴的两侧的对称变形时，下砧第二坯料段的h面接触，上砧与第二坯料段的d面接触；
步骤五中，在第一坯料段的e面和二坯料段的f面上分别进行分料。
优选地，步骤四中，先进行第一管嘴两侧的不对称变形和第二管嘴两侧的不对称变形，再进行第一管嘴两侧的对称变形和第二管嘴两侧的对称变形。
本发明的有益效果是：本发明按照主管基圆与多边形截面的两条边同时相切来控制的情况下，在拍扁形成两个管嘴时，利用上下砧接触面积不同先实现不对称变形，再利用接触面积相同的上下砧进行对称变形，使得主管道三段直管部分同心，能够很好的保证锻件毛坯的锻造余量和形状尺寸控制难度，提高钢锭利用率，大大减少锻件毛坯因形状尺寸而报废的风险。
附图说明
图1是成品锻件的示意图；
图2是图1的右视图；
图3是现有技术锻造过程中两管嘴两端直管部分不同心的原理图；
图4是将坯料制成正八边形截面结构的示意图；
图5是图4中C-C剖视图；
图6是正八边形截面结构分料的示意图；
图7是图6中A-A剖视图；
图8是图6中B-B剖视图；
图9是拔长凹档段的示意图；
图10是图9中初步拔长的J-J剖视图；
图11是图9中拔长完成后的J-J剖视图；
图12是压扁形成第一管嘴和第二管嘴的示意图；
图13是第一坯料段不对称变形后的S-S剖视图；
图14是第二坯料段不对称变形后的K-K剖视图；
图15是第一管嘴压扁完成后分料的H-H剖视图；
图16是第二管嘴压扁完成后分料的I-I剖视图。
具体实施方式
下面对本发明进一步说明。
本发明公开的带不对称管嘴的主管道管坯的锻造成形方法，主管道管坯具有相互不对称的第一管嘴和第二管嘴，其特征在于，包括如下步骤：
一、根据设计的第一管嘴和第二管嘴的夹角，将坯料制成正多边形截面结构，正多边形截面的外角与第一管嘴和第二管嘴的夹角相等；
例如，第一管嘴和第二管嘴的夹角为45°，则将坯料制成正八边形截面结构，又如，第一管嘴和第二管嘴的夹角为60°，则将坯料制成六边形截面结构，这是为了在后续锻造过程中更容易确定管嘴的位置。
二、根据设计的第一管嘴和第二管嘴的轴向位置，在正多边形截面结构上进行分料，将正多边形截面结构划分为第一坯料段、第二坯料段和凹档段，所述第一管嘴位于第一坯料段，第二管嘴位于第二坯料段，凹档段位于第一坯料段和第二坯料段之间；
其中，凹档段将形成第一管嘴和第二管嘴之间的直管部分，第一坯料段将形成第一管嘴以及外端的直管部分；第二坯料段将形成第二管嘴及其外端的直管部分。
为了方便步骤三中保持第一侧面和第二侧面三段处于同一平面下的拔长，在相邻两个面上进行分料，此分料的两个相邻面为步骤三中所述第一侧面和第二侧面的相对面。
三、保持第一坯料段、第二坯料段和凹档段具有两个相邻面分别位于同一平面上的情况下，拔长凹档段，此两个相邻面为第一侧面和第二侧面；
此凹档段的基圆作为后续第一坯料段和第二坯料段压扁形成管嘴时变形的参考基准，设置分别位于同一平面的第一侧面和第二侧面有助于控制三段同心。
四、在第一坯料段上将第一侧面的相对面作为第一管嘴的端面，在第二坯料段上将第二侧面的相对面作为第二管嘴的端面，利用上砧和下砧分别对第一管嘴的两侧以及第二管嘴的两侧挤压变形，
在挤压第一管嘴的两侧时，上砧位于径向距离远离凹档段的一侧，下砧位于径向距离靠近凹档段的一侧，下砧与第一坯料段以及第二坯料段同时接触，上砧仅与第一坯料段相接触，在上砧和下砧的挤压下，第一管嘴两侧发生不对称变形，当第一管嘴两侧与凹档段的径向距离相等时，调整上砧和下砧与坯料的接触面积相等，第一管嘴两侧同步变形，第一坯料段基圆与第一侧面相切，使第一坯料段与凹档段基圆同心；
在挤压第二管嘴的两侧时，上砧位于径向距离远离凹档段的一侧，下砧位于径向距离靠近凹档段的一侧，下砧与第一坯料段以及第二坯料段同时接触，上砧仅与第二坯料段相接触，在上砧和下砧的挤压下，第二管嘴两侧发生不对称变形，当第二管嘴两侧与凹档段的径向距离相等时，调整上砧和下砧与坯料的接触面积相等，第二管嘴两侧同步变形，第二坯料段基圆与第二侧面相切，使第二坯料段基圆与凹档段基圆同心；
由于选用了凹档段作为同心的参考基准，而凹档段和第一坯料段及第二坯料段的两个相邻面处于同一平面上，因此，第一管嘴两侧与凹档段的径向距离并不相等，同样，第二管嘴两侧与凹档段距离也不相等，为了在压扁形成管嘴的变形过程中使第一坯料段和第二坯料段与凹档段同心，先利用不对变形，使第一管嘴两侧与凹档段的径向距离相等，然后在利用对称变形，使第一管嘴两侧对称变形，从而使第一坯料段与与凹档段同心，第二坯料段的变形同样如此。
不对称变形的原理是利用了相同压力情况下，接触面积越大则压强越小的原理。以第一管嘴的两侧变形为例，上砧仅与第一坯料段相接触，而下砧与第一坯料段以及第二坯料段同时接触，则上砧对第一坯料段施加的压强是下砧的两倍，上砧一侧的变形量就大于下砧一侧的变形量，上砧位于径向距离远离凹档段的一侧，下砧位于径向距离靠近凹档段的一侧，则可以使第一管嘴两侧不对称变形，直至第一管嘴两侧与凹档段的径向距离相等，然后再调整上砧和下砧与坯料的接触面积相等，第一管嘴两侧同步变形，保证第一坯料段基圆与第一侧面相切，使第一坯料段与凹档段基圆同心。压扁第二管嘴两侧的原理一致，在此就不在赘述。
在实际锻造时，为了方便操作，可以先进行第一管嘴两侧的不对称变形和第二管嘴两侧的不对称变形，再进行第一管嘴两侧的对称变形和第二管嘴两侧的对称变形。例如，第一管嘴两侧的不对称变形和第二管嘴两侧的不对称变形可以在同一火中完成，而第一管嘴两侧的对称变形和第二管嘴两侧的对称变形可以在下一火中完成。
五、根据设计的第一管嘴和第二管嘴的位置，对第一坯料段和第二坯料段进行分料，拔长第一坯料段和第二坯料段的主管部分。
经过步骤四后，第一管嘴和第二管嘴已经压扁成形，而且第一坯料段、第二坯料段和凹档段三段同心，步骤五就只需经过简单的分料和拔长将第一管嘴和第二管嘴两端的直管部分锻造出来即可。
下面以第一管嘴和第二管嘴的夹角为45°为例，进行更为具体地说明。
如图4～5所示，步骤一中，将坯料制成做正八边形截面结构，设正八边形的八个侧面沿顺时针方向依次为a、b、c、d、e、f、g、h；
如图6～8所示，步骤二中，在e、f面上进行分料,将正八边形截面结构划分为第一坯料段、第二坯料段和凹档段；图6和9中，Ⅰ+Ⅱ段即是第二坯料段，Ⅵ+Ⅴ段即是第一坯料段，Ⅲ段即是凹档段。
如图9～11所示，步骤三中，保持第一坯料段、第二坯料段和凹档段中a、b两面分别处于同一平面上的情况下，拔长凹档段；
步骤四中，在第一坯料段以e面作为第一管嘴的端面，在第二坯料段以f面作为第二管嘴的端面，利用上砧和下砧分别对第一管嘴的两侧以及第二管嘴的两侧挤压变形，这里上砧可以采用平砧，而下砧则采用平台。
以e面作为第一管嘴的端面，则需要挤压第一坯料段的c、g两面，以f面作为第二管嘴的端面，则需要挤压第二坯料段的d、h两面。在拔长后，第一坯料段的c面与凹档段的c面的径向距离小于第一坯料段的g面与凹档段的g面的径向距离，第二坯料段的h面与凹档段的h面的径向距离小于第二坯料段的d面与凹档段的d面的径向距离，因此需要进行不对称变形，才能保证第一坯料段和第二坯料段在变形后与凹档段同心。
如图13所示，在第一管嘴的两侧的不对称变形时，下砧同时与第一坯料段以及第二坯料段的c面接触，上砧与第一坯料段的g面接触，
在第一管嘴的两侧的对称变形时，下砧与第一坯料段的c面接触，上砧与第一坯料段的g面接触，
如图14所示，在第二管嘴的两侧的不对称变形时，下砧同时与第一坯料段以及第二坯料段的h面接触，上砧与第二坯料段的d面接触，
在第二管嘴的两侧的对称变形时，下砧第二坯料段的h面接触，上砧与第二坯料段的d面接触；
如图15～16所示，步骤五中，在第一坯料段的e面和二坯料段的f面上分别进行分料，拔长第一坯料段和第二坯料段的主管部分，即拔长形成Ⅰ段和Ⅴ段。在锻造完成的锻件中，包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ、Ⅴ共五段，其中，Ⅱ和Ⅵ为两个管嘴所在位置，Ⅰ段和Ⅴ为两个管嘴外端直管部分，Ⅲ为两个管嘴之间的直管部分，锻造完后后即可以保证此五段同心。
Claims (4)
1.带不对称管嘴的主管道管坯的锻造成形方法，主管道管坯具有相互不对称的第一管嘴和第二管嘴，其特征在于，包括如下步骤：
一、根据设计的第一管嘴和第二管嘴的夹角，将坯料制成正多边形截面结构，正多边形截面的外角与第一管嘴和第二管嘴的夹角相等；
二、根据设计的第一管嘴和第二管嘴的轴向位置，在正多边形截面结构上进行分料，将正多边形截面结构划分为第一坯料段、第二坯料段和凹档段，所述第一管嘴位于第一坯料段，第二管嘴位于第二坯料段，凹档段位于第一坯料段和第二坯料段之间；
三、保持第一坯料段、第二坯料段和凹档段具有两个相邻面分别位于同一平面上的情况下，拔长凹档段，此两个相邻面为第一侧面和第二侧面；
四、在第一坯料段上将第一侧面的相对面作为第一管嘴的端面，在第二坯料段上将第二侧面的相对面作为第二管嘴的端面，利用上砧和下砧分别对第一管嘴的两侧以及第二管嘴的两侧挤压变形，
在挤压第一管嘴的两侧时，上砧位于径向距离远离凹档段的一侧，下砧位于径向距离靠近凹档段的一侧，下砧与第一坯料段以及第二坯料段同时接触，上砧仅与第一坯料段相接触，在上砧和下砧的挤压下，第一管嘴两侧发生不对称变形，当第一管嘴两侧与凹档段的径向距离相等时，调整上砧和下砧与坯料的接触面积相等，第一管嘴两侧同步变形，第一坯料段基圆与第一侧面相切，使第一坯料段与凹档段基圆同心；
在挤压第二管嘴的两侧时，上砧位于径向距离远离凹档段的一侧，下砧位于径向距离靠近凹档段的一侧，下砧与第一坯料段以及第二坯料段同时接触，上砧仅与第二坯料段相接触，在上砧和下砧的挤压下，第二管嘴两侧发生不对称变形，当第二管嘴两侧与凹档段的径向距离相等时，调整上砧和下砧与坯料的接触面积相等，第二管嘴两侧同步变形，第二坯料段基圆与第二侧面相切，使第二坯料段基圆与凹档段基圆同心；
五、根据设计的第一管嘴和第二管嘴的位置，对第一坯料段和第二坯料段进行分料，拔长第一坯料段和第二坯料段的主管部分。
2.如权利要求1所述带不对称管嘴的主管道管坯的锻造成形方法，其特征在于：
步骤二中，在相邻两个面上进行分料，此分料的两个相邻面为所述第一侧面和第二侧面的相对面。
3.如权利要求1所述带不对称管嘴的主管道管坯的锻造成形方法，其特征在于：所述第一管嘴和第二管嘴的夹角为45°；
步骤一中，将坯料制成做正八边形截面结构，设正八边形的八个侧面沿顺时针方向依次为a、b、c、d、e、f、g、h；
步骤二中，在e、f面上进行分料,将正八边形截面结构划分为第一坯料段、第二坯料段和凹档段；
步骤三中，保持第一坯料段、第二坯料段和凹档段中a、b两面分别处于同一平面上的情况下，拔长凹档段；
步骤四中，在第一坯料段以e面作为第一管嘴的端面，在第二坯料段以f面作为第二管嘴的端面，利用上砧和下砧分别对第一管嘴的两侧以及第二管嘴的两侧挤压变形，
在第一管嘴的两侧的不对称变形时，下砧同时与第一坯料段以及第二坯料段的c面接触，上砧与第一坯料段的g面接触，
在第一管嘴的两侧的对称变形时，下砧与第一坯料段的c面接触，上砧与第一坯料段的g面接触，
在第二管嘴的两侧的不对称变形时，下砧同时与第一坯料段以及第二坯料段的h面接触，上砧与第二坯料段的d面接触，
在第二管嘴的两侧的对称变形时，下砧第二坯料段的h面接触，上砧与第二坯料段的d面接触；
步骤五中，在第一坯料段的e面和第二坯料段的f面上分别进行分料。
4.如权利要求1所述带不对称管嘴的主管道管坯的锻造成形方法，其特征在于：步骤四中，先进行第一管嘴两侧的不对称变形和第二管嘴两侧的不对称变形，再进行第一管嘴两侧的对称变形和第二管嘴两侧的对称变形。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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