CN1166469C - 带整体支承裙座的厚壁封头的制造方法 - Google Patents
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Abstract
带整体支承裙座的厚壁封头的制造方法。该方法从拉深成形前的板坯入手，预先在此板坯上锻造出用于成形封头支承裙座的环状凸起，再根据封头支承座形状尺寸对板坯进行切削机械加工，最后对加工后的板坯进行热态拉深成形，从而得到带支承座的整体封头锻件。本发明解决了现有制造技术存在的不足，提高其支承处的综合机械性能，并大大降低了生产周期及制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种厚壁封头的制造方法，特别是涉及一种广泛地应用于石油、化工及核电站等领域的压力容器中带支承裙座的厚壁封头的制造方法。
背景技术
带支承裙座的封头制造一直是本行业中公认的难题，尤其是对于带整圈支承裙座的厚壁封头的制造，其难点在于支承裙座处的壁厚较其它位置处的壁厚大得多，拉深成形时，此处变形抗力急剧增大，无法贴模。现有的制造技术通常是采用二种方法：一种是先成形外表面光滑的普通封头(图9)，再在其外表面采用大面积堆焊形成封头支承(图7中1)；另一种是成形时加厚成形前的封头板坯(图8中5)，使其在厚度方向上包容支承裙座，在封头成形后，采用切削加工的方法加工出支承裙座。上述两种方法一方面造成裙座处金属纤维的不连续性，直接影响到产品该处的机械性能指标，另一方面增加了其生产工序如支承裙座的堆焊、加工以及对焊缝的无损检测包括设备正常运转后仍需定期进行，同时也增加了材料消耗，这样大大提高了封头的制造成本及生产周期。针对此种情况，日本铸锻钢开发出一种局部带支承块(图10中6)的封头制造技术，并于1994年申请了发明专利，专利号：特开平6-114479(日本专利厅)。专利公开日期：1994年4月28日。该发明部分地解决了带支承的封头整体制造问题，通过采用间断的支承块避免了封头成形过程中支承处成形抗力急剧增大的情况，但由于支承面积的减少直接影响到封头的支承强度，降低了安全系数，尤其是对于核电站压力容器。
发明内容
本发明的目的是针对现有此类封头制造技术的不足，从封头成形前的制坯入手，提供一种整体拉深成形出带支承裙座的厚壁封头的制造方法。该方法事先在成形封头用的板坯上预制出用于成形裙座的环状凸起，利用普通的成形模具进行拉深成形，解决带整圈支承裙座封头的制造难题，达到一次成形，解决了现有制造技术存在的不足，从而提高其支承处的综合机械性能，并大大降低了生产周期及制造成本。
带整体支承裙座的厚壁封头的制造方法，从拉深成形前的封头板坯入手，在板坯上预成形好封头的支承裙座凸起，同时根据封头成形过程中的各处应力应变情况确定其准确位置，然后进行拉深成形，一次成形出带整体支承裙座的封头锻件毛坯。包括如下步骤：
(1)将加热后的钢锭通过自由锻造的方法锻成圆形板坯，这个工序的主要目的是压实钢锭，消除铸态内部缺陷，如孔洞、晶格疏松，并打碎粗大的铸态晶粒；
(2)利用镦板将板坯一面的中部压凹；
(3)然后用旋转镦粗平台及工装将板坯压成一面带环形凸起的形状；
(4)对板坯进行第一次锻后热处理后(以防止冷却后在其内部产生白点缺陷)，然后对板坯进行机械切削加工，加工后的环形凸起即为成形前的支承裙座；
(5)将加工后的板坯重新加热，利用模具进行热态拉深成形，成形时，板坯带凸起的一面置于下方凹模腔内，成形过程中，为克服凸起处的变形抗力，板坯凸起应紧贴凹模内型腔表面以保证其成形过程中的贴模效果，这样一次成形出带整体支承裙座的封头毛坯。
本发明的优点是实现了带整圈支承裙座的封头的一次整体成形，由于支承座处与封头本体为一个完整的锻件，避免了以前传统堆焊或切削加工制造方法造成的该处金属纤维的不连续性，大大提高了该处综合机械性能，同时缩短了产品制造周期，减少了材料消耗，有效地降低了其制造成本。本发明可广泛地应用于石油、化工及核电站等领域的压力容器制造行业。本发明已成功地应用于内径Φ2080mm，壁厚150mm的外球面带环状支承裙座封头锻件的制造，此封头利用本发明的方法制造，与传统制造方法相比，仅钢锭消耗一项就减少4吨，由于支承座与封头本体为一整体锻件，这同传统堆焊而成的相比，大大提高了其整体综合机械性能。
附图说明
图1是带整体支承裙座的厚壁封头的制造方法中用于制造封头的钢锭
图2是带整体支承裙座的厚壁封头的制造方法中表面无凸起的板坯的立体图
图3是带整体支承裙座的厚壁封头的制造方法中用镦板压凹中部后的封头板坯的剖面
图4是带整体支承裙座的厚壁封头的制造方法中切削机械加工前的带环形支承凸起的封头板坯的剖面图
图5是带整体支承裙座的厚壁封头的制造方法中切削机械加工后的带环形支承凸起的封头板坯剖面图
图6是带整体支承裙座的厚壁封头的制造方法中的封头拉深成形过程剖面示意图
图7是带整体支承裙座的厚壁封头的制造方法中成形后的封头立体示意图
图8是采用现有技术的封头成形过程示意图
图9是现有技术成形后的封头的立体图
图10是日本铸锻钢开发出的一种整体成形的局部带支承块的封头
环状支承裙座1，板坯用于成形支承裙座的环状凸起1’，球形冲头2，成形凹模3，本发明的用于成形封头的板坯4，现有技术中用于成形封头的板坯5，日本铸锻钢开发出的一种整体成形的局部带支承块的封头的支承块6。
具体实施方式
本发明已成功地应用于内径Φ2080mm，壁厚150mm的封头锻件的制造过程中，其外球面有一圈环状支承裙座，在生产中采用此发明的方法一次性成形出带支承裙座的整体封头锻件。其具体制造步骤如下：
(1)将72吨重的钢锭(图1)加热至1250℃，保温后进行压实锻造，并镦粗展圆成厚约400mm的板坯(图2)；
(2)在回转镦粗平台上用镦板压出其中一面中部的凹坑，深约100mm(图3)；
(3)然后用上平砧旋转展压板坯边缘至厚约220mm，成为图4所示形状的一面带环形凸起1’的圆形板坯；
(4)将板坯锻件进行第一次锻后热处理后，然后对板坯4的外表面及环形凸起1’进行机械切削粗加工，图5中的环形凸起1’即为封头成形前的支承裙座；
(5)将加工后的板坯4加热至1050℃，待温度均匀后利用模具对板坯4进行拉深成形(图6)。成形时，板坯4带凸起的一面置于下方凹模3腔内，冲头2从板坯4的上面向下冲压，成形过程中，为克服凸起处的变形抗力，板坯4凸起应紧贴凹模3内型腔表面以保证其成形过程中的贴模效果，一次成形制出带整体支承裙座1的封头锻件毛坯(图7)。
(6)将上述步骤(5)的毛坯进行第二次锻后热处理；
(7)将第二次锻后热处理后的封头毛坯按照产品图加工至最终尺寸。
Claims (1)
1.一种带整体支承裙座的厚壁封头的制造方法，其特征是，该方法从封头拉深前的板坯入手，事先在此板坯上锻造并加工出用于成形封头支承裙座的环状凸起，再通过拉深一次整体成形出封头及支承部位，其包括如下步骤：
(1)将加热后的钢锭通过自由锻造的方法锻成圆形板坯；
(2)利用镦板将板坯一面的中部压凹；
(3)用旋转镦粗平台及工装将板坯压成一面带环形凸起的形状；
(4)板坯进行第一次锻后热处理，然后对其板坯进行机械切削加工，加工后的环形凸起即为成形前的支承裙座；
(5)将加工后的板坯重新加热，利用模具进行热态拉深成形，成形时板坯带凸起的一面置于下方凹模腔内，一次成形出带整体支承裙座的封头毛坯。
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