RU2493929C1 - Device and method of forming by zone extrusion - Google Patents

Device and method of forming by zone extrusion Download PDF

Info

Publication number
RU2493929C1
RU2493929C1 RU2012101226/02A RU2012101226A RU2493929C1 RU 2493929 C1 RU2493929 C1 RU 2493929C1 RU 2012101226/02 A RU2012101226/02 A RU 2012101226/02A RU 2012101226 A RU2012101226 A RU 2012101226A RU 2493929 C1 RU2493929 C1 RU 2493929C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
forming
extrusion
shaft
forming head
workpiece
Prior art date
Application number
RU2012101226/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012101226A (en
Inventor
Йонгньян ЙАН
Ренйи ЖАНГ
Цингпинг ЛЮ
Бойие ВУ
Жендонг ЧЕН
Йанг ВАН
Ксяосонг ЖАНГ
Original Assignee
Сужоу Кунлун Адвансед Мануфакчуринг Текнолоджиз Эквипмент Ко., Лтд
Йонгньян ЙАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN 200910032470 external-priority patent/CN101912889B/en
Priority claimed from CN200910032471XA external-priority patent/CN101912893A/en
Application filed by Сужоу Кунлун Адвансед Мануфакчуринг Текнолоджиз Эквипмент Ко., Лтд, Йонгньян ЙАН filed Critical Сужоу Кунлун Адвансед Мануфакчуринг Текнолоджиз Эквипмент Ко., Лтд
Publication of RU2012101226A publication Critical patent/RU2012101226A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2493929C1 publication Critical patent/RU2493929C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02Making uncoated products
    • B21C23/20Making uncoated products by backward extrusion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/008Incremental forging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/10Piercing billets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K21/00Making hollow articles not covered by a single preceding sub-group
    • B21K21/02Producing blanks in the shape of discs or cups as semifinished articles for making hollow articles, e.g. to be deep-drawn or extruded

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming and may be used in, for example, production of nuclear reactor containments. Proposed device comprises forming female die 6 and male die 9. Male die 9 is arranged in lengthwise direction to enter into blind cavity 61 or female die 6 to extrude the billet. Male die 9 consists of extrusion shaft 8 and forming head 93 coupled therewith. Cross-section area of forming head 93 perpendicular to female die lengthwise axis is smaller than that of extrusion shaft 92 arranged perpendicular to lengthwise axis of female die 6. Male die 9 can turn about lengthwise axis of female die 6. Note here that sequential deformation of billet by forming head 93 is performed in appropriate zones. Forming head center has recess to generate 3D compression strains in billet material.
EFFECT: uniform wall thickness, high reliability and strength, ruled out cracks and flaws.
18 cl, 15 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области обработки материалов, в частности к устройству и способу формования металлов зонным выдавливанием.The invention relates to the field of material processing, in particular to a device and method for forming metals by zone extrusion.

Предшествующий уровеньPrior level

Развитие ядерной энергетики стало одной из стратегических целей и задач национального развития, и для изготовления оболочек для ядерных реакторов настоятельно требуется отечественный производитель. Оболочки для ядерных реакторов Циньшанской и Дэй Бэйской атомных электростанций импортированы в Китай, что очень дорого, компаниями компаниями Альстом, Франция и Ниппон Стал Корпорейшн. Для развития чистой энергетики и снижения выбросов углекислого газа Китай планирует к 2020 году добавить 80 миллионов КВт установленной ядерной мощности, для чего потребуется около восьмидесяти оболочек для ядерных реакторов мощностью 1 млн. кВт каждый. Общая стоимость восьмидесяти оболочек для ядерных реакторов мощностью 0,4 млн. кВт составляет от 40 до 48 миллиардов юаней. В Китае собственное производство оболочек для ядерных реакторов требует настоятельного и быстрого освоения, что является комплексной инженерной и технической задачей.The development of nuclear energy has become one of the strategic goals and objectives of national development, and for the manufacture of shells for nuclear reactors a domestic manufacturer is urgently required. The shells for the Qinshan and Day Bei nuclear power plants are imported to China, which is very expensive by Alstom, France and Nippon Steel Corporation. To develop clean energy and reduce carbon dioxide emissions, China plans to add 80 million kW of installed nuclear power by 2020, which will require about eighty shells for nuclear reactors with a capacity of 1 million kW each. The total cost of eighty shells for nuclear reactors with a capacity of 0.4 million kW is 40 to 48 billion yuan. In China, the own production of shells for nuclear reactors requires urgent and rapid development, which is a complex engineering and technical task.

Оболочки для ядерных реакторов обычно изготавливаются раскаткой на оправке, рассверливанием полых слитков, вытяжкой толстых плит и опоясывающей сваркой и т.д. После Чернобыльской ядерной аварии в Советском Союзе сварка продольными сварными швами при изготовлении оболочек для ядерных реакторов была запрещена. Сейчас оболочки ядерных реакторов в основном изготавливают раскаткой на оправке как показано на Фиг.1. Сначала, как показано на Фиг.1, изготавливают пять колец 100', затем их сваривают, образуя цилиндрический корпус оболочки. Далее, как показано на Фиг.2-3, прессованием или вытяжкой из толстой плиты изготавливают днище 200' или 200”. Цилиндрический корпус и днищеу сваривают, обрабатывают термически и механически, получая в результате оболочку 300' для ядерного реактора, изображенную на Фиг.4. Однако, этот процесс сложен, многостадиен, имеет низкую эффективность и недостаточную надежность. Последнее связано с тем, что и при изготовлении кольца 100', и при изготовлении днища 200' прессованием или вытяжкой формование происходит не в состоянии трехмерных сжимающих напряжений, и в процессах формования при наличии местных растягивающих напряжений существует высокая степень риска смыкания и возобновления трещин и дефектов.Shells for nuclear reactors are usually made by rolling on a mandrel, drilling hollow ingots, drawing thick plates and encircling welding, etc. After the Chernobyl nuclear accident in the Soviet Union, welding with longitudinal welds in the manufacture of shells for nuclear reactors was prohibited. Now the shells of nuclear reactors are mainly made by rolling on a mandrel as shown in Figure 1. First, as shown in FIG. 1, five rings 100 'are made, then they are welded to form a cylindrical shell body. Further, as shown in FIGS. 2-3, a bottom 200 'or 200 ”is made by pressing or drawing from a thick plate. The cylindrical body and the bottom are welded, processed thermally and mechanically, resulting in a shell 300 'for a nuclear reactor, shown in Fig.4. However, this process is complex, multi-stage, has low efficiency and insufficient reliability. The latter is due to the fact that both in the manufacture of the ring 100 'and in the manufacture of the bottom 200' by pressing or drawing, molding is not in a state of three-dimensional compressive stresses, and in the molding processes in the presence of local tensile stresses there is a high risk of closing and renewal of cracks and defects .

Кроме того, в настоящее время, во многих процессах сверхмощной ковки для ядерной энергетики, изменение формы наковальни, операции прессования и подачи и т.д., которые осуществляются под прессующим усилием от 10000 до 20000 тонн, также могут не создавать достаточных напряжений сжатия в трех направлениях и также могут не уменьшать или исключать растягивающие напряжения. Кроме того, величину деформации во время процесса трудно выдерживать равномерной. На Фиг.5 схематически изображен обычный поворотный выдавливающий пресс. Как показано на Фиг.5, округлая заготовка 103” выковывается, начиная с подъема пуансона 101” на определенную высоту, поворота пуансона 101” на некоторый угол и последующего опускания пуансона 101” в нижнюю матрицу 102”. Однако, эксперименты показали, что в процессе свободной ковки из-за приложения воздействующей на материал силы только в одном направлении, как показано на Фиг.5, сферический тензор напряжений достигает лишь около 80МПа, и все еще трудно устранить трещины и дефекты в деформируемых материалах.In addition, at present, in many processes of heavy-duty forging for nuclear power, changing the shape of the anvil, pressing and feeding operations, etc., which are carried out under a pressing force of 10,000 to 20,000 tons, may also not create sufficient compression stresses in three directions and also may not reduce or eliminate tensile stresses. In addition, the amount of deformation during the process is difficult to maintain uniform. Figure 5 schematically shows a conventional rotary extrusion press. As shown in FIG. 5, the rounded billet 103 ”is forged, starting with raising the punch 101” to a certain height, turning the punch 101 ”by a certain angle, and then lowering the punch 101” into the lower die 102 ”. However, experiments showed that during free forging due to the application of force acting on the material in only one direction, as shown in Fig. 5, the spherical stress tensor reaches only about 80 MPa, and it is still difficult to eliminate cracks and defects in deformable materials.

Краткое изложение изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Предлагаемое изобретение направлено на решение, по крайней мере, одной из существующих проблем. Соответственно, предлагается способ зонного выдавливания в формообразующем штампе, с помощью которого может быть отформована оболочка для ядерного реактора, имеющая равномерную толщину стенок, высокие надежность и прочность, с полностью устраненными трещинами и дефектами. Предлагается также устройство для осуществления такого способа.The present invention is directed to solving at least one of the existing problems. Accordingly, a method for zone extrusion in a forming die is proposed, with which a shell for a nuclear reactor can be molded having a uniform wall thickness, high reliability and strength, with cracks and defects completely eliminated. A device for implementing such a method is also provided.

Одним объектом изобретения является устройство штампа для зонного выдавливания. Устройство может включать формообразующую матрицу и пуансон, расположенный продольно с возможностью входить в полость формообразующей матрицы для выдавливания заготовки. Пуансон состоит из выдавливающего вала и формующей головки, соединенной с выдавливающим валом и расположенной под ним. Площадь поперечного сечения формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы, меньше чем площадь поперечного сечения выдавливающего вала. Пуансон выполнен с возможностью поворота вокруг продольной оси формообразующей матрицы таким образом, чтобы заготовка последовательно и по зонам выдавливалась головкой пуансона в несквозную полость формообразующей матрицы.One object of the invention is a stamp extrusion device. The device may include a forming matrix and a punch located longitudinally with the ability to enter the cavity of the forming matrix to extrude the workpiece. The punch consists of an extrusion shaft and a forming head connected to the extrusion shaft and located under it. The cross-sectional area of the forming head in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix is less than the cross-sectional area of the extrusion shaft. The punch is made with the possibility of rotation around the longitudinal axis of the forming matrix so that the workpiece is successively and in zones extruded by the head of the punch into the through cavity of the forming matrix.

В устройстве для формования зонным выдавливанием согласно предлагаемому изобретению, путем последовательного по зонам выдавливания заготовки в формообразующую матрицу, металл может течь в радиальном направлении, образуя дно оболочки, и может подниматься вдоль образующей оболочки, формируя ее цилиндрическую часть. То есть, возможно одностадийное формование цилиндрического корпуса и днища оболочки ядерного реактора без использования опоясывающей сварки. Поэтому, такой процесс может выполняться проще и быстрее, с меньшим числом операций и более эффективно. Кроме того, поскольку металл выдавливается пуансоном в формообразующую матрицу, заготовка в основном деформируется в состоянии со сжимающими нагрузками в трех направлениях. Растягивающие напряжения в процессе деформации могут быть сведены до минимума или даже исключены, так что оболочка может иметь равномерную толщину стенок при большой прочности и высокой надежности, а трещины и дефекты могут быть полностью устранены.In the device for forming by zone extrusion according to the invention, by sequentially extruding the preform into zones of the forming matrix, the metal can flow radially, forming the bottom of the shell, and can rise along the forming shell, forming its cylindrical part. That is, one-stage molding of the cylindrical body and the bottom of the shell of a nuclear reactor is possible without the use of encircling welding. Therefore, such a process can be performed simpler and faster, with fewer operations and more efficiently. In addition, since the metal is extruded by the punch into the forming matrix, the workpiece is mainly deformed in a state with compressive loads in three directions. Tensile stresses during deformation can be minimized or even eliminated, so that the shell can have a uniform wall thickness with high strength and high reliability, and cracks and defects can be completely eliminated.

Согласно изобретению выдавливающий вал и формующая головка могут быть выполнены как единая деталь.According to the invention, the extrusion shaft and the forming head can be made as a single part.

В одном из конструктивных вариантов предлагаемого изобретения выдавливающий вал содержит цилиндрический участок и фланцевый участок, отформованный между низом цилиндрического участка вала и формующей головкой, причем площадь поперечного сечения формующей головки в плоскости перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы меньше чем у поперечного сечения фланцевого участка.In one of the constructive variants of the invention, the extrusion shaft comprises a cylindrical section and a flange section molded between the bottom of the cylindrical shaft section and the forming head, the cross-sectional area of the forming head in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix being smaller than that of the flange section.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения формообразующая матрица выполнена предварительно напряженной, и внутренний диаметр формообразующей полости предварительно напряженной матрицы больше, чем максимальный диаметр выдавливающего вала и формующей головки.According to one of the constructive variants of the invention, the forming matrix is pre-stressed, and the inner diameter of the forming cavity of the prestressed matrix is larger than the maximum diameter of the extrusion shaft and the forming head.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения поперечное сечение формующей головки в плоскости перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы имеет прямоугольную форму, причем длинная сторона прямоугольника равна диаметру выдавливающего вала, а отношение длины короткой стороны прямоугольника к его длинной стороне составляет от 0,05 до 0,95.According to one of the structural variants of the invention, the cross section of the forming head in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix has a rectangular shape, the long side of the rectangle being equal to the diameter of the extrusion shaft, and the ratio of the length of the short side of the rectangle to its long side is from 0.05 to 0.95.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения отношение площади поперечного сечения формующей головки к площади поперечного сечения выдавливающего вала находится в пределах от 0,1 до 0,9. Поэтому заготовка может быть последовательно по зонам деформирована с помощью формующей головки.According to one of the structural variants of the invention, the ratio of the cross-sectional area of the forming head to the cross-sectional area of the extruding shaft is in the range from 0.1 to 0.9. Therefore, the workpiece can be sequentially deformed by zones using a forming head.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения в процессе выдавливания выдавливающее усилие, прикладываемое к пуансону, распределяется по ширине формующей головки и диаметру выдавливающего вала.According to one of the structural variants of the invention, in the extrusion process, the extruding force applied to the punch is distributed over the width of the forming head and the diameter of the extrusion shaft.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения выдавливающее усилие составляет приблизительно от 1000 до 1500 меганьютонов.According to one of the constructive variants of the invention, the extrusion force is from about 1000 to 1500 meganewtons.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения в центральной части формующей головки сделана выемка.According to one of the structural variants of the invention, a recess is made in the central part of the forming head.

Другим объектом предлагаемого изобретения является способ формования зонным выдавливанием. Способ формования зонным выдавливанием может включать: (1) размещение заготовки с центральным углублением заданной глубины в формообразующей матрице и нагревание заготовки до температуры подходящей для формования выдавливанием и (2) последовательное по зонам выдавливание заготовки в формообразующую матрицу с помощью пуансона, который поворачивают вокруг продольной оси формообразующей матрицы, при этом пуансон состоит из: выдавливающего вала и соединенной с ним формующей головки, расположенной под выдавливающим валом. Площадь поперечного сечения формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы меньше чем у поперечного сечения выдавливающего вала.Another object of the invention is a zone extrusion molding method. A zone extrusion molding method may include: (1) placing a preform with a central recess of a predetermined depth in the forming matrix and heating the preform to a temperature suitable for extrusion molding and (2) sequentially extruding the preform into the forming matrix using a punch that is rotated around a longitudinal axis the forming matrix, the punch consists of: an extrusion shaft and a forming head connected to it, located under the extrusion shaft. The cross-sectional area of the forming head in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix is less than that of the extruding shaft.

В способе согласно предлагаемому изобретению при последовательном по зонам выдавливании заготовки в формообразующую матрицу с помощью пуансона, металл может течь в радиальном направлении, образуя днище оболочки и может подниматься вдоль образующей оболочки, формируя цилиндрическую часть сосуда, так что можно в одну стадию отформовать цилиндрическую часть и днище оболочки ядерного реактора без использования опоясывающей сварки. То есть, этот процесс может уменьшить число и сложность выполняемых операций, сократить время производства и повысить производительность. Кроме того, поскольку металл выдавливается пуансоном в формообразующую матрицу, заготовка в основном деформируется в состоянии со сжимающими нагрузками в трех направлениях, растягивающие напряжения при деформации могут быть сведены до минимума или даже исключены, так что оболочка может иметь равномерную толщину стенок при большой прочности и высокой надежности, а трещины и дефекты могут быть полностью устранены.In the method according to the invention, when a workpiece is successively extruded into zones of the forming matrix using a punch, the metal can flow radially to form the bottom of the shell and can rise along the forming shell to form the cylindrical part of the vessel, so that the cylindrical part can be formed in one step and the bottom of the shell of a nuclear reactor without the use of sheath welding. That is, this process can reduce the number and complexity of operations performed, shorten production time and increase productivity. In addition, since the metal is extruded by the punch into the forming matrix, the workpiece is mainly deformed in a state with compressive loads in three directions, tensile stresses during deformation can be minimized or even eliminated, so that the shell can have a uniform wall thickness with great strength and high reliability, and cracks and defects can be completely eliminated.

Согласно одному из вариантов реализации изобретения стадия (2) включает: (2.1) выдавливание заготовки по центральному углублению с заданным усилием; (2.2) подъем пуансона для переустановки; (2.3) поворот пуансона относительно продольной оси формообразующей матрицы на заданный угол и (2.4) повторение стадий (2.1), (2.2) и (2.3).According to one embodiment of the invention, step (2) includes: (2.1) extruding the workpiece in a central recess with a predetermined force; (2.2) raising the punch for reinstallation; (2.3) the rotation of the punch relative to the longitudinal axis of the forming matrix by a given angle and (2.4) the repetition of stages (2.1), (2.2) and (2.3).

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения в центральной части формующей головки сделана выемка.According to one of the structural variants of the invention, a recess is made in the central part of the forming head.

Согласно одному из воплощений изобретения на стадии (2) выдавливающее усилие, прикладываемое к пуансону, распределяется по ширине формующей головки и диаметру выдавливающего вала.According to one embodiment of the invention, in step (2), an extruding force applied to the punch is distributed over the width of the forming head and the diameter of the extrusion shaft.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения, выдавливающий вал включает: цилиндрический участок и фланцевый участок, отформованный между низом цилиндрического участка вала и формующей головкой, причем площадь поперечного сечения формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы, меньше чем у поперечного сечения фланцевого участка.According to one of the structural variants of the invention, the extrusion shaft includes: a cylindrical section and a flange section, molded between the bottom of the cylindrical section of the shaft and the forming head, and the cross-sectional area of the forming head in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix is less than the cross-section of the flange section.

Согласно одному из вариантов изобретения выдавливающее усилие составляет приблизительно от 1000 до 1500 меганьютонов.According to one embodiment of the invention, the extrusion force is from about 1000 to 1500 meganewtons.

Согласно одному из вариантов реализации способ для придания равномерной толщины стенкам заготовки, выдавленной на стадии (2), далее включает: (3) чистовую обработку внутренней поверхности центрального углубления заготовки с помощью чистового выдавливающего вала.According to one embodiment, the method for imparting uniform thickness to the walls of the preform extruded in step (2) further includes: (3) finishing the inner surface of the central recess of the preform using a finishing extruder shaft.

По одному из вариантов изобретения, стадии (2) и (3) попеременно выполняют для выдавливания заготовки.In one embodiment of the invention, steps (2) and (3) are alternately performed to extrude the workpiece.

Согласно изобретению, заданный угол поворота составляет от 10 до 120 градусов.According to the invention, the predetermined rotation angle is from 10 to 120 degrees.

Согласно одному из вариантов реализации изобретения, стадия (2) для придания равномерной толщины стенкам заготовки далее включает доводку внутренней поверхности по центральному углублению последовательно и по зонам выдавленной заготовки с помощью чистового выдавливающего вала.According to one embodiment of the invention, the step (2) for imparting uniform thickness to the walls of the workpiece further includes lapping the inner surface along the central recess sequentially and along the zones of the extruded workpiece using a finishing extruder shaft.

Согласно одному из вариантов изобретения на стадии (2), смещение при выдавливании составляет от 2 мм до 2000 мм.According to one embodiment of the invention in step (2), the extrusion displacement is from 2 mm to 2000 mm.

Согласно одному из вариантов изобретения выдавливающее перемещение на стадии (3) каждый раз превышает перемещение на стадии (2) на 0,01-0,.5 раз.According to one embodiment of the invention, the extrusion movement in stage (3) each time exceeds the movement in stage (2) by 0.01-0 .5 times.

Согласно изобретению скорость погружения формующей головки в заготовку находится в пределах от 5 мм/сек до 90 мм/сек если заготовка выполнена из железных сплавов или от 20 мм/сек до 300 мм/сек, если заготовка выполнена из сплавов не на основе железа.According to the invention, the immersion speed of the forming head in the workpiece is in the range from 5 mm / s to 90 mm / s if the workpiece is made of iron alloys or from 20 mm / s to 300 mm / s if the workpiece is made of non-iron alloys.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения формообразующая матрица выполнена предварительно напряженной, и внутренний диаметр формообразующей полости предварительно напряженной матрицы больше, чем максимальный диаметр выдавливающего вала и формующей головки.According to one of the constructive variants of the invention, the forming matrix is pre-stressed, and the inner diameter of the forming cavity of the prestressed matrix is larger than the maximum diameter of the extrusion shaft and the forming head.

Согласно одному из вариантов реализации изобретения центральное углубление заданной глубины получают высадкой, штамповкой и горячим продавливанием заготовки в формообразующую матрицу соответственно.According to one embodiment of the invention, a central recess of a predetermined depth is obtained by upsetting, stamping, and hot-pressing the workpiece into a forming matrix, respectively.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения выдавливающий вал и формующую головку выполняют в виде единой детали.According to one of the structural variants of the invention, the extrusion shaft and the forming head are made in the form of a single part.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения поперечное сечение формующей головки имеет прямоугольную форму, причем длинная сторона прямоугольника равна диаметру выдавливающего вала, а отношение длины короткой стороны прямоугольника к его длинной стороне составляет от 0,05 до 0,95.According to one of the constructive variants of the invention, the cross section of the forming head has a rectangular shape, the long side of the rectangle being equal to the diameter of the extruding shaft, and the ratio of the length of the short side of the rectangle to its long side is from 0.05 to 0.95.

По одному из конструктивных вариантов изобретения, отношение площади поперечного сечения формующей головки к площади поперечного сечения выдавливающего вала составляет приблизительно от 0,1 до 0,9.According to one constructive embodiment of the invention, the ratio of the cross-sectional area of the forming head to the cross-sectional area of the extruder shaft is from about 0.1 to 0.9.

Способ формования зонным выдавливанием согласно предлагаемому изобретению также может использоваться для формования сосудов, работающих под высоким и сверхвысоким давлением и требующих большой надежности, таких как парогенератор ядерного реактора, реактор гидрирования или сосуды большого объема для хранения природного газа под высоким давлением.The zone extrusion molding method according to the invention can also be used to mold vessels operating under high and ultrahigh pressure and requiring high reliability, such as a nuclear reactor steam generator, hydrogenation reactor or large volume vessels for storing natural gas under high pressure.

Другие особенности и преимущества конструктивных вариантов предлагаемого изобретения частично будут даны в дальнейшем описании, и будут видны из описания или могут быть установлены при осуществлении предлагаемого изобретения.Other features and advantages of the structural variants of the invention will be partially given in the further description, and will be visible from the description or may be established during the implementation of the invention.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Уже описанные и другие особенности и преимущества изобретения будут лучше видны и понятны из дальнейшего описания с приложением чертежей, на которых:Already described and other features and advantages of the invention will be better visible and understandable from the following description with the application of the drawings, in which:

Фиг.1 - изготовление прямого цилиндрического участка сосуда, работающего под давлением, вид в изометрии;Figure 1 - manufacturing of a straight cylindrical section of a vessel operating under pressure, isometric view;

Фиг.2 - сечение изготавливаемого прессованием днища обычного сосуда, работающего под давлением;Figure 2 is a cross section of the extruded bottom of a conventional pressure vessel;

Фиг.3 - сечение изготавливаемого вытягиванием днища обычного сосуда, работающего под давлением;Figure 3 is a cross section of a conventional pressure vessel made by pulling the bottom;

Фиг.4 - схематическое изображение типовой оболочки ядерного реактора;4 is a schematic illustration of a typical shell of a nuclear reactor;

Фиг.5 - схематическое изображение типового поворотного выдавливающего пресса;5 is a schematic illustration of a typical rotary extrusion press;

Фиг.6 - общий вид устройства для формования зонным выдавливанием по одному из конструктивных вариантов предлагаемого изобретения;6 is a General view of a device for forming a zone extrusion according to one of the structural variants of the invention;

Фиг.7 - вид спереди пуансона в устройстве для формования зонным выдавливанием по одному из конструктивных вариантов предлагаемого изобретения;7 is a front view of the punch in the device for forming a zone extrusion according to one of the structural variants of the invention;

Фиг.8 - вид слева пуансона в устройстве для формования зонным выдавливанием по одному из конструктивных вариантов предлагаемого изобретения;Fig. 8 is a left side view of a punch in a zone extrusion molding apparatus according to one of the structural variants of the invention;

Фиг.9 - одна стадия зонного выдавливания по одному из воплощений предлагаемого изобретения;Fig.9 is one stage of zone extrusion according to one embodiment of the invention;

Фиг.10 - стадия доводки в способе формования зонным выдавливанием по одному из воплощений предлагаемого изобретения;Figure 10 - stage debugging in the method of forming zone extrusion according to one of the embodiments of the invention;

Фиг.11 - схематическое изображение исходной заготовки в способе формования зонным выдавливанием согласно предлагаемому изобретению;11 is a schematic depiction of the initial preform in a zone extrusion molding method according to the invention;

Фиг.12 показывает высаживание заготовки в способе формования зонным выдавливанием одному из воплощений предлагаемого изобретения;Fig. 12 shows the planting of a preform in a zone extrusion molding method to one embodiment of the invention;

Фиг.13 показывает штампование заготовки в способе формования зонным выдавливанием одному из воплощений предлагаемого изобретения;13 shows stamping a workpiece in a zone extrusion molding method to one of the embodiments of the invention;

Фиг.14 показывает горячее продавливание заготовки в способе формования зонным выдавливанием одному из воплощений предлагаемого изобретения; иFig. 14 shows hot pressing of a preform in a zone extrusion molding method to one embodiment of the invention; and

Фиг.15 показывает заготовку развернутую после операции горячего продавливания, показанной на Фиг.14.Fig. 15 shows a preform deployed after the hot-pressing operation shown in Fig. 14.

Подробное изложение изобретенияDetailed description of the invention

Далее будет детально описано предлагаемое изобретение, конструктивные варианты которого видны на прилагаемых чертежах, где одни и те же или такие же элементы и элементы, имеющие такие же или подобные функции, обозначены одинаково цифровыми позициями по всему описанию. Описанные ниже конструктивные варианты с отсылками к прилагаемым чертежам используются только для общего понимания и иллюстрации предлагаемого изобретения. Конструктивные варианты не следует понимать как ограничивающие предлагаемое изобретение.The invention will be described in detail below, the structural variants of which are visible in the accompanying drawings, in which the same or the same elements and elements having the same or similar functions are denoted by the same digital position throughout the description. The structural options described below with reference to the accompanying drawings are used only for a general understanding and illustration of the invention. Design options should not be construed as limiting the invention.

Изобретательский замысел предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы за счет значительного увеличения выдавливающей силы и при ограничении деформации штампом, способ зонного выдавливания использовался для увеличения трехмерных сжимающих напряжений, снижения и исключения растягивающих напряжений, повышения величины и однородности деформации, чем заглаживаются трещины и дефекты и повышаются надежность и прочность сосуда. Кроме того, в способе и устройстве согласно вариантам предлагаемого изобретения могут создаваться оптимальные условия для течения металла, и устраняется возможность его расслоения.The inventive concept of the present invention is that due to a significant increase in extrusion force and while limiting deformation by a stamp, the zone extrusion method is used to increase three-dimensional compressive stresses, reduce and eliminate tensile stresses, increase the magnitude and uniformity of deformation, which smooth cracks and defects and increase reliability and strength of the vessel. In addition, in the method and device according to the variants of the present invention, optimal conditions for the flow of metal can be created, and the possibility of delamination is eliminated.

Следует отметить, что используемый в данном описании термин «зонное выдавливание» означает, что материал последовательно выдавливается в камеру или полость участок за участком, смежным или несмежным. В результате материал последовательно деформируется множеством региональных или местных деформаций.It should be noted that the term "zone extrusion" as used in this description means that the material is sequentially extruded into the chamber or cavity, section after section, adjacent or non-adjacent. As a result, the material is successively deformed by a variety of regional or local deformations.

В процессе деформации материала сферический тензор напряжений От используют обычно как количественный показатель вероятности закрытия трещин и/или спайности после деформации материала.In the process of material deformation, the spherical stress tensor O is usually used as a quantitative indicator of the probability of crack closure and / or cleavage after deformation of the material.

В частности, в деформированном материале тензор напряжений σij в любой точке может быть представлен в виде суммы двух тензоров, а именно сферического тензора напряжений σm и девиатора тензора напряжений Sij.In particular, in a deformed material, the stress tensor σ ij at any point can be represented as the sum of two tensors, namely, the spherical stress tensor σ m and the deviator of the stress tensor S ij .

Тензор напряжений σij описывается формулой:The stress tensor σ ij is described by the formula:

σijmδij+Sij σ ij = σ m δ ij + S ij

[ σ x τ x y τ x z τ y x σ y τ y z τ z x τ z y σ z ] = [ σ m 0 0 0 σ m 0 σ m 0 0 ] + [ σ x σ m τ x y τ x z τ y x σ y σ m τ y z τ z x τ z y σ z σ m ]

Figure 00000001
[ σ x τ x y τ x z τ y x σ y τ y z τ z x τ z y σ z ] = [ σ m 0 0 0 σ m 0 σ m 0 0 ] + [ σ x - σ m τ x y τ x z τ y x σ y - σ m τ y z τ z x τ z y σ z - σ m ]
Figure 00000001

Согласно одному из вариантов изобретения последовательным по зонам выдавливанием заготовки в формообразующую матрицу, может быть обеспечен большой и равномерный сферический тензор напряжений dm, что гарантирует устранение микроскопических дефектов и трещин. При этом достигаются оптимальные условия спайности и создаются наилучшие условия термомеханического сопряжения.According to one embodiment of the invention, successive extrusion of the preform into zones of the forming matrix by zones, a large and uniform spherical stress tensor dm can be ensured, which guarantees the elimination of microscopic defects and cracks. In this case, optimal cleavage conditions are achieved and the best conditions for thermomechanical coupling are created.

Ниже устройство для формования зонным выдавливанием и способ формования зонным выдавливанием согласно предлагаемому изобретению подробно описываются со ссылками на чертежи, на которых, на Фиг.6 показан общий вид устройства 100 для формования зонным выдавливанием по одному из конструктивных вариантов предлагаемого изобретения; на Фиг.7 - вид спереди пуансона в устройстве для формования зонным выдавливанием по одному из конструктивных вариантов предлагаемого изобретения; а на Фиг.8 - вид слева пуансона в устройстве для формования зонным выдавливанием.Below, a zone extrusion molding apparatus and a zone extrusion molding method according to the invention are described in detail with reference to the drawings, in which Fig. 6 shows a general view of a zone extrusion molding apparatus 100 according to one of the structural variants of the invention; 7 is a front view of the punch in the device for forming a zone extrusion according to one of the structural variants of the invention; and FIG. 8 is a left side view of a punch in a zone extrusion molding apparatus.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения устройство 100 для формования зонным выдавливанием может включать: формообразующую матрицу 6 и пуансон 9 расположенный в продольном направлении и выполненный с возможностью вхождения в несквозную полость 61 формообразующей матрицы 6 для выдавливания заготовки. Пуансон 9 может включать выдавливающий вал 92 и формующую головку 93, соединенную с выдавливающим валом 92 и расположенную под выдавливающим валом 92. Площадь поперечного сечения формующей головки 93 в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы 6 меньше чем площадь поперечного сечения выдавливающего вала 92. Пуансон 9 выполнен с возможностью поворота вокруг продольной оси формообразующей матрицы 6 таким образом, чтобы заготовка последовательно и по зонам деформировалась формующей головкой 93 в несквозную полость 61 формообразующей матрицы 6.According to one embodiment of the invention, the zone extrusion molding apparatus 100 may include: a forming matrix 6 and a punch 9 arranged in a longitudinal direction and configured to enter a non-through cavity 61 of the forming matrix 6 for extruding the workpiece. The punch 9 may include an extrusion shaft 92 and a forming head 93 connected to the extruding shaft 92 and located under the extruding shaft 92. The cross-sectional area of the forming head 93 in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix 6 is less than the cross-sectional area of the extruding shaft 92. The punch 9 made with the possibility of rotation around the longitudinal axis of the forming matrix 6 so that the workpiece is sequentially and in zones deformed by the forming head 93 into a through cavity 61 oobrazuyuschey 6 matrix.

В устройстве 100 для формования зонным выдавливанием согласно предлагаемому изобретению, путем последовательного по зонам выдавливания заготовки пуансоном 9 в формообразующую матрицу 6, металл может течь в радиальном направлении, образуя дно оболочки, и может подниматься вдоль образующей оболочки, формируя ее цилиндрическую часть. Поэтому, такой процесс может выполняться проще и быстрее, с меньшим числом операций и более производительно.In the device 100 for forming by zone extrusion according to the invention, by sequentially extruding the preform 9 into the forming matrix 6 over the zones, the metal can flow radially, forming the bottom of the shell, and can rise along the forming shell, forming its cylindrical part. Therefore, such a process can be performed easier and faster, with fewer operations and more efficiently.

Кроме того, поскольку металл выдавливается пуансоном 9 в формообразующую матрицу 6, заготовка в основном деформируется в состоянии со сжимающими нагрузками в трех направлениях, и растягивающие напряжения в процессе деформации могут быть сведены до минимума или даже исключены, так что оболочка может иметь равномерную толщину стенок при большой прочности и высокой надежности, а трещины и дефекты могут быть полностью устранены.In addition, since the metal is extruded by the punch 9 into the forming matrix 6, the workpiece is mainly deformed in a state with compressive loads in three directions, and tensile stresses during deformation can be minimized or even eliminated, so that the shell can have a uniform wall thickness at great strength and high reliability, and cracks and defects can be completely eliminated.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения выдавливающий вал 92 и формующая головка 93 могут быть выполнены как единая деталь. Возможно и раздельное выполнение выдавливающего вала 92 и формующей головки 93 так, чтобы формующую головку 93 можно было удобно заменять, что снижает стоимость изготовления пуансона 9. Как показано на Фиг.8, выдавливающий вал 92 может включать: цилиндрический участок 921 и фланцевый участок 922, отформованный между низом цилиндрического участка 921 и формующей головкой 93, причем площадь поперечного сечения формующей головки 93 в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы 6, меньше чем у поперечного сечения фланцевого участка 922. Поэтому в процессе формования только фланцевый участок 922 может контактировать со внутренней поверхностью выдавливаемой заготовки, уменьшая таким образом сопротивление металла деформации.According to one of the structural variants of the invention, the extrusion shaft 92 and the forming head 93 can be made as a single part. It is also possible to separate the extrusion shaft 92 and the forming head 93 so that the forming head 93 can be conveniently replaced, which reduces the cost of manufacturing the punch 9. As shown in Fig. 8, the extrusion shaft 92 may include: a cylindrical section 921 and a flange section 922, molded between the bottom of the cylindrical section 921 and the forming head 93, and the cross-sectional area of the forming head 93 in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix 6 is less than the cross-section of the flange Single 922. Therefore, in the molding process only the flange portion 922 may contact the inner surface of the extruded preform, thereby reducing the deformation resistance of the metal.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения формообразующая матрица 6 может быть предварительно напряженной, что повышает безопасность процесса выдавливания. Внутренний диаметр несквозной полости 61 предварительно напряженной матрицы больше, чем максимальный радиальный размер выдавливающего вала 92 и формующей головки 93. Разница в размерах может быть определена и спроектирована, исходя из требований к получаемому изделию.According to one of the structural variants of the invention, the forming matrix 6 may be prestressed, which increases the safety of the extrusion process. The internal diameter of the non-through cavity 61 of the prestressed matrix is larger than the maximum radial size of the extrusion shaft 92 and the forming head 93. The difference in size can be determined and designed based on the requirements for the product obtained.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения поперечное сечение формующей головки 93 в плоскости перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы 6 имеет прямоугольную форму, причем длинная сторона прямоугольника равна диаметру выдавливающего вала 92, а отношение длины короткой стороны прямоугольника к его длинной стороне составляет от 0,05 до 0,95 и может быть выбрано, исходя из практических потребностей.According to one of the structural variants of the invention, the cross section of the forming head 93 in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix 6 has a rectangular shape, the long side of the rectangle being equal to the diameter of the extrusion shaft 92, and the ratio of the length of the short side of the rectangle to its long side is from 0.05 to 0 95 and can be selected based on practical needs.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения отношение площади поперечного сечения формующей головки 93 к площади поперечного сечения выдавливающего вала 92 составляет приблизительно от 0,1 до 0,9. Таким образом, заготовка может последовательно и по зонам выдавливаться, используя формующую головку 93.According to one of the structural variants of the invention, the ratio of the cross-sectional area of the forming head 93 to the cross-sectional area of the extrusion shaft 92 is from about 0.1 to 0.9. Thus, the workpiece can be sequentially and in zones extruded using the forming head 93.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения в процессе формования, выдавливающее усилие, прилагаемое к пуансону 9 распределяется на ширину формующей головки 93 и диаметр выдавливающего вала 92.According to one embodiment of the invention, during the molding process, the extruding force applied to the punch 9 is distributed over the width of the forming head 93 and the diameter of the extrusion shaft 92.

Согласно изобретению, выдавливающее усилие составляет приблизительно от 1000 до 1500 меганьютонов, что отличается от выдавливающего усилия в диапазоне от 100 до 200, используемого в известных способах. Сила выдавливания в сочетании с вышеупомянутым устройством для формования зонным выдавливанием обеспечивает высокие выдавливающие нагрузки на заготовку с тем, чтобы в процессе выдавливания устранить микроскопические дефекты кристаллической решетки при деформации.According to the invention, the extruding force is from about 1000 to 1500 meganewtons, which differs from the extruding force in the range from 100 to 200 used in known methods. The extrusion force in combination with the aforementioned zone extrusion molding apparatus provides high extrusion loads on the workpiece so as to eliminate microscopic defects of the crystal lattice during deformation during extrusion.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения, в центральной части формующей головки 93 делают выемку 94. Таким образом, в процессе выдавливания пуансоном 9, в материале, попавшем в выемку 94 создаются трехмерные сжимающие напряжения как показано на Фиг.9. Поэтому растягивающие напряжения в процессе формования могут быть сведены к минимуму или вовсе исключены, так что оболочка может иметь равномерную толщину стенок при большой прочности и высокой надежности, а трещины и дефекты могут быть полностью устранены.According to one structural embodiment of the invention, a recess 94 is made in the central part of the forming head 93. Thus, during extrusion by the punch 9, three-dimensional compressive stresses are created in the material entering the recess 94, as shown in FIG. 9. Therefore, tensile stresses during molding can be minimized or completely eliminated, so that the shell can have a uniform wall thickness with great strength and high reliability, and cracks and defects can be completely eliminated.

Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения несквозная полость 61 формообразующей матрицы 6 может быть круглой, прямоугольной или эллиптической, а поперечное сечение, по крайней мере, части выдавливающего вала 92 может быть прямоугольным, многоугольным или эллиптическим.According to one of the structural variants of the invention, the non-through cavity 61 of the forming matrix 6 can be round, rectangular or elliptical, and the cross section of at least part of the extrusion shaft 92 can be rectangular, polygonal or elliptical.

Во время работы устройства 100 для зонного выдавливания, за счет того, что площадь поперечного сечения формующей головки 93 меньше, чем у выдавливающего вала 92, выдавливающее усилие может быть заметно снижено, эффективность выдавливания может повышаться, а отношение площади поперечного сечения формующая головка 93 к площади поперечного сечения выдавливающего вала 92 может зависеть от выдавливающего усилия. Как описано выше, поперечное сечение формующей головки 93 имеет прямоугольную форму, причем длинная сторона прямоугольника равна диаметру выдавливающего вала 92, а отношение короткой стороны, то есть ширины прямоугольника, к диаметру выдавливающего вала 92 зависит от выдавливающего усилия. Формообразующая матрица 6, выдавливающий вал 92 и формующая головка 93 расположены коаксиально. Формообразующая матрица 6 может быть цилиндрической формы с верхним отверстием, имеющим внутренний диаметр больше, чем наружный выдавливающего вала 92 и формующей головки 93. На практике верхний конец выдавливающего вала 92 разъемно фиксируют на прессующем устройстве выдавливающего пресса (не показан), а нижнюю сторону формообразующей матрицы 6 разъемно закрепляют на рабочем столе выдавливающего пресса. Так как металл последовательно и по зонам выдавливается выдавливающим валом 92 и формующей головкой 93 в несквозную полость 61 формообразующей матрицы 6 под очень высокими трехмерными сжимающими нагрузками, металл может течь в радиальном направлении, образуя дно оболочки, и может подниматься вдоль образующей оболочки, формируя ее цилиндрическую часть как показано на Фиг.9, что обеспечивает одностадийный процесс формования оболочки ядерного реактора. Более того, металл выдавливается под действием трехмерных сжимающих напряжений, что увеличивает прочность получаемой оболочки 1.During operation of the zone extrusion apparatus 100, due to the fact that the cross-sectional area of the forming head 93 is smaller than that of the extruding shaft 92, the extruding force can be markedly reduced, the extrusion efficiency can be increased, and the ratio of the cross-sectional area of the forming head 93 to the area The cross section of the extrusion shaft 92 may depend on extrusion forces. As described above, the cross section of the forming head 93 has a rectangular shape, the long side of the rectangle being equal to the diameter of the extruding shaft 92, and the ratio of the short side, that is, the width of the rectangle, to the diameter of the extruding shaft 92 depends on the extruding force. The forming matrix 6, the extruding shaft 92 and the forming head 93 are located coaxially. The forming matrix 6 may be of a cylindrical shape with a top hole having an inner diameter larger than the outer extrusion shaft 92 and the forming head 93. In practice, the upper end of the extrusion shaft 92 is detachably fixed to the extrusion press device (not shown), and the lower side of the forming matrix 6 are detachably fixed to the extrusion press desktop. Since the metal is successively and in zones extruded by the extruding shaft 92 and the forming head 93 into the non-through cavity 61 of the forming matrix 6 under very high three-dimensional compressive loads, the metal can flow in the radial direction, forming the bottom of the shell, and can rise along the forming shell, forming its cylindrical part as shown in Fig.9, which provides a one-stage process of forming the shell of a nuclear reactor. Moreover, the metal is squeezed out under the action of three-dimensional compressive stresses, which increases the strength of the resulting shell 1.

Ниже способ формования зонным выдавливанием согласно одному из конструктивных вариантов изобретения будет описан со ссылками на чертежи.Below, a method of forming zone extrusion according to one of the structural variants of the invention will be described with reference to the drawings.

Способ формования зонным выдавливанием согласно одному из конструктивных вариантов изобретения может включать: (1) размещение заготовки с центральным углублением заданной глубины в формообразующей матрице 6 и нагревание заготовки до температуры подходящей для формования выдавливанием; и (2) последовательное по участкам выдавливание заготовки в формообразующую матрицу 6 с помощью пуансона 9, который поворачивают вокруг продольной оси формообразующей матрицы 6, при этом пуансон 9 состоит из выдавливающего вала 92 и соединенной с ним формующей головки 93, расположенной под выдавливающим валом 92. Площадь поперечного сечения формующей головки 93 в плоскости, перпендикулярного продольной оси формообразующей матрицы 6, меньше чем у поперечного сечения выдавливающего вала 92. Упомянутый здесь пуансон 9 может быть любым из пуансонов 9, описанных выше.A zone extrusion molding method according to an embodiment of the invention may include: (1) placing a preform with a central recess of a predetermined depth in the forming matrix 6 and heating the preform to a temperature suitable for extrusion molding; and (2) sequentially extruding the preform into sections of the forming matrix 6 using a punch 9, which is rotated around the longitudinal axis of the forming matrix 6, while the punch 9 consists of an extruding shaft 92 and a forming head 93 connected thereto, located under the extruding shaft 92. The cross-sectional area of the forming head 93 in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix 6 is smaller than that of the extruding shaft 92. The punch 9 mentioned here can be any of the punch 9 described above.

В способе формования зонным выдавливанием согласно одному из воплощений изобретения, в результате последовательного по участкам выдавливания заготовки в формообразующую матрицу 6 с помощью пуансона 9, металл может течь в радиальном направлении, образуя дно 11 оболочки, и может подниматься вдоль образующей оболочки, формируя ее цилиндрическую часть 12, что обеспечивает одностадийный процесс формования оболочки ядерного реактора без использования опоясывающей сварки. Поэтому, такой процесс может выполняться проще и быстрее, с меньшим числом операций и более производительно. Кроме того, поскольку металл выдавливается пуансоном 9 в формообразующую матрицу 6, заготовка в основном деформируется в состоянии с трехмерными сжимающими нагрузками, и растягивающие напряжения в процессе деформации могут быть сведены до минимума или даже исключены, так что оболочка может иметь равномерную толщину стенок при большой прочности и высокой надежности, а трещины и дефекты могут быть полностью устранены.In the method of zone extrusion molding according to one embodiment of the invention, as a result of successive extrusion of the preform into the forming matrix 6 by means of a punch 9, the metal can flow radially, forming the bottom 11 of the shell, and can rise along the forming shell, forming its cylindrical part 12, which provides a one-step process of forming the shell of a nuclear reactor without the use of sheath welding. Therefore, such a process can be performed easier and faster, with fewer operations and more efficiently. In addition, since the metal is extruded by the punch 9 into the forming matrix 6, the workpiece is mainly deformed in a state with three-dimensional compressive loads, and tensile stresses during deformation can be minimized or even eliminated, so that the shell can have a uniform wall thickness with great strength and high reliability, and cracks and defects can be completely eliminated.

Заготовка, отформованная с центральным отверстием заданной глубины будет описана ниже с отсылками к чертежам, на которых Фиг.11 показывает схематическое изображение заготовки 1 в способе формования зонным выдавливанием согласно предлагаемому изобретению; Фиг.12 показывает высаживание заготовки 1 в способе формования зонным выдавливанием одному из воплощений предлагаемого изобретения; Фиг.13 показывает штампование заготовки 1 в способе формования зонным выдавливанием одному из воплощений предлагаемого изобретения; Фиг.14 показывает горячее продавливание заготовки 1 в способе формования зонным выдавливанием одному из воплощений предлагаемого изобретения; и Фиг.15 показывает заготовку развернутую после операции горячего продавливания, показанной на Фиг.14.A preform molded with a central hole of a predetermined depth will be described below with reference to the drawings, in which Fig. 11 shows a schematic illustration of a preform 1 in a zone extrusion molding method according to the invention; 12 shows the planting of a preform 1 in a zone extrusion molding method to one embodiment of the invention; Fig. 13 shows the stamping of a preform 1 in a zone extrusion molding method to one of the embodiments of the invention; Fig. 14 shows hot pressing of a preform 1 in a zone extrusion molding method to one embodiment of the invention; and FIG. 15 shows a preform deployed after the hot-pressing operation shown in FIG. 14.

Сначала очищенную заготовку 1 нагревают до температуры подходящей для формования выдавливанием, например, до температуры порядка 1050°C-1250°C. Затем, согласно техническим условиям, выпор 2 заготовки удаляют способом резки в кислородно-ацетиленовом пламени или другим способом. Иногда требуется удалять как выпор 2 заготовки 1, так и донный участок заготовки 1. Однако, нужно ли срезать донный участок заготовки 1, зависит от качества предшествующей очистки донного участка.First, the cleaned preform 1 is heated to a temperature suitable for extrusion molding, for example, to a temperature of the order of 1050 ° C-1250 ° C. Then, according to the technical conditions, the blank 2 of the workpiece is removed by cutting in an oxygen-acetylene flame or by another method. Sometimes it is necessary to remove both the head 2 of the blank 1 and the bottom section of the blank 1. However, whether it is necessary to cut the bottom section of the blank 1 depends on the quality of the previous cleaning of the bottom section.

Затем заготовку 1 высаживают, как показано на Фиг.12. На Фиг.12, дно заготовки 1 формуют с центрирующим выступом 3. Заготовку 1 помещают в высадочную матрицу 4, при этом как дугообразный нарост 11 на дне заготовки 1 как раз помещается в центрирующей выемке 41 высадочной матрицы 4, затем к верхней части заготовки 1 прикладывают силу для высадки заготовки. Таким образом, правильный центрирующий выступ 3 формуется из дугообразного нароста 11 на дне заготовки 1 в процессе ее высадки. Заготовка 1 может высаживаться в открытом или закрытом штампе соответственно.Then the preform 1 is planted, as shown in Fig.12. 12, the bottom of the preform 1 is molded with a centering protrusion 3. The preform 1 is placed in the upsetting matrix 4, while the arcuate growth 11 at the bottom of the preform 1 is just placed in the centering recess 41 of the upsetting matrix 4, then applied to the upper part of the preform 1 force to upset the workpiece. Thus, the correct centering protrusion 3 is formed from an arcuate outgrowth 11 at the bottom of the workpiece 1 during its upsetting. The workpiece 1 can be planted in open or closed stamp, respectively.

Далее высаженная заготовка 1 может быть подвергнута штамповке, как показано на Фиг.13. Заготовку 1 сначала центрируют с помощью центрирующего выступа 3. Затем верхнюю часть 13 заготовки 1 штампуют центральным пробойником 5 с направляющим приспособлением для формирования центрального углубления 12 заданной глубины и заданного диаметра.Next, the planted blank 1 can be subjected to stamping, as shown in Fig.13. The workpiece 1 is first centered using a centering protrusion 3. Then, the upper part 13 of the workpiece 1 is stamped with a central punch 5 with a guide device to form a central recess 12 of a given depth and a given diameter.

Затем заготовку 1 с отформованным центральным углублением 12 подвергают горячей прошивке. То есть, заготовку 1 с отформованным центральным углублением 12 устанавливают в формообразующей матрице 6. Первый прошивень 7 опускается, выдавливая заготовку 1 по мере того как центр первого прошивня 7 продвигается по центральному углублению 12 на верхней поверхности 13 заготовки 1, так чтобы глубина и диаметр центрального углубления 12 были увеличены до заданных величин.Then, the preform 1 with the molded central recess 12 is subjected to hot flashing. That is, the preform 1 with the molded central recess 12 is installed in the forming matrix 6. The first piercing 7 is lowered, extruding the preform 1 as the center of the first piercing 7 moves along the central depression 12 on the upper surface 13 of the preform 1, so that the depth and diameter of the central recesses 12 were increased to predetermined values.

Затем заготовку 1 подвергают выдавливанию последовательно по зонам. Как показано на Фиг.6, заготовку 1 помещают в формообразующую матрицу 6 и устанавливают, используя центрирующий выступ 3 на дне заготовки 1, центрирующим выступом 3 вниз. Металл выдавливается выдавливающим валом 92 и формующей головкой 93 вдоль центрального отверстия 12 заготовки 1 под действием выдавливающего усилия 1000 - 1500 меганьютонов так что металл может течь в радиальном направлении, формируя днище 11 оболочки и может подниматься вдоль образующей оболочки, формируя ее цилиндрическую часть. Затем формующую головку 93 поднимают для переустановки вместе с выдавливающим валом 92 и вместе с ним поворачивают на заданный угол а. После этого металл опять выдавливается выдавливающим валом 92 и формующей головкой 93 вдоль центрального углубления 12 заготовки 1, и указанные шаги повторяют до тех пор, пока верхняя кромка выдавливаемой заготовки 1 не станет ровной. На каждой стадии процесса формующую головку 93 поворачивают на заданный угол а вместе с выдавливающим валом 92.Then the workpiece 1 is subjected to extrusion sequentially in zones. As shown in FIG. 6, the preform 1 is placed in the forming matrix 6 and set using the centering protrusion 3 at the bottom of the preform 1, the centering protrusion 3 down. The metal is extruded by the extruding shaft 92 and the forming head 93 along the central hole 12 of the workpiece 1 under the action of an extruding force of 1000 - 1,500 meganewtons so that the metal can flow in the radial direction, forming the bottom 11 of the shell and can rise along the forming shell, forming its cylindrical part. Then the forming head 93 is raised for reinstallation along with the extrusion shaft 92 and with it rotate by a predetermined angle a. After that, the metal is again extruded by the extrusion shaft 92 and the forming head 93 along the central recess 12 of the workpiece 1, and these steps are repeated until the upper edge of the extruded workpiece 1 becomes flat. At each stage of the process, the forming head 93 is rotated by a predetermined angle and together with the extrusion shaft 92.

Процесс проводят следующим образом. Заготовку 1 помещают в формообразующую матрицу 6 и последовательно, раз за разом по зонам выдавливают выдавливающим валом 92 и формующей головкой 93. В результате выдавливания формующей головкой 93 металл течет по существу радиально в направлении от формующей головки 93. По закону наименьшего сопротивления при течении металла, сформулированному советским ученым Иваном Губкиным, металл течет наиболее быстро в положении, когда расстояние между формующей головкой 93 и внутренней стенкой центрального углубления 12 заготовки 1 максимально. Таким образом, когда центральное углубление 12 заготовки 1 выдавливается формующей головкой 93, текущий металл проникает в просвет между формообразующей матрицей 6 и выдавливающим валом 92 и течет вверх вдоль образующей оболочки, так что высота участка на цилиндрической части оболочки в том месте, где металл течет быстрее, становится больше высоты других участков на цилиндрической части оболочки. Так как формующая головка 93 последовательно и в одном направлении поворачивается в центральном углублении 12 заготовки 1, и формующая головка 93 поворачивается на заданный угол а после каждого шага выдавливания в отдельной зоне, то верхняя кромка оболочки, выдавленной из заготовки 1, в конце становится ровной. Очевидно, чем меньше заданный угол а, на который поворачивают формующую головку 93, тем меньше разность высот на верхней кромке оболочки, выдавленной из заготовки 1. Множество шагов по выдавливанию в отдельных зонах составляют одну стадию зонного выдавливания. То есть, одна стадия зонного выдавливания состоит из множества шагов по выдавливанию в отдельной зоне. Число шагов по выдавливанию в отдельных зонах определяется делением 360 на величину заданного угла а.The process is carried out as follows. The blank 1 is placed in the forming matrix 6 and successively, over and over, extruded into zones by the extruding shaft 92 and the forming head 93. As a result of extrusion by the forming head 93, the metal flows essentially radially in the direction from the forming head 93. According to the law of least resistance to metal flow, formulated by the Soviet scientist Ivan Gubkin, metal flows most rapidly in the position when the distance between the forming head 93 and the inner wall of the central recess 12 of the workpiece 1 is maximum. Thus, when the central recess 12 of the workpiece 1 is extruded by the forming head 93, the flowing metal penetrates into the gap between the forming matrix 6 and the extrusion shaft 92 and flows upward along the forming shell, so that the height of the section on the cylindrical part of the shell at the place where the metal flows faster , becomes greater than the height of other sections on the cylindrical part of the shell. Since the forming head 93 is rotated sequentially and in one direction in the central recess 12 of the workpiece 1, and the forming head 93 is rotated by a predetermined angle a after each extrusion step in a separate zone, the upper edge of the shell extruded from the workpiece 1 at the end becomes flat. Obviously, the smaller the predetermined angle a, by which the forming head 93 is rotated, the smaller the height difference at the upper edge of the shell extruded from the workpiece 1. Many extrusion steps in individual zones comprise one zone extrusion stage. That is, one stage of zone extrusion consists of many extrusion steps in a separate zone. The number of extrusion steps in individual zones is determined by dividing 360 by the value of the specified angle a.

После описанной выше стадии зонного выдавливания, заготовку 1 соответственно доводят как показано на Фиг.10. Всю внутреннюю поверхность выдавленной заготовки, получившейся из исходной заготовки 1, проходят вдоль центрального углубления 12 заготовки 1 чистовым выдавливающим валом 10, чтобы внутренняя полость выдавленной заготовки 1 имела ровную поверхность, а выдавленная заготовка имела равномерную толщину стенки. После подъема и надлежащего поворота чистового выдавливающего вала 10 доводку выдавливанием повторяют, чтобы исключить влияние эксцентриситета чистового выдавливающего вала 10 и повысить точность доводки.After the zone extrusion stage described above, the preform 1 is respectively adjusted as shown in FIG. 10. The entire inner surface of the extruded preform obtained from the initial preform 1 passes along the central recess 12 of the preform 1 with a finishing extruding shaft 10 so that the inner cavity of the extruded preform 1 has a flat surface and the extruded preform has a uniform wall thickness. After lifting and proper rotation of the finishing extruder shaft 10, extrusion finishing is repeated in order to eliminate the influence of the eccentricity of the extrusion extrusion shaft 10 and to improve the accuracy of finishing.

Следует отметить, что описанные выше стадия зонного выдавливания и стадия доводки могут проводиться попеременно до тех пор, пока высота, толщина и рельеф верхней кромки выдавленной заготовки не достигнут необходимых заданных величин.It should be noted that the zone extrusion stage and the finishing stage described above can be carried out alternately until the height, thickness, and relief of the upper edge of the extruded workpiece reach the required predetermined values.

Согласно одному из воплощений изобретения, когда заготовка 1 подвергается зонному выдавливанию, скорость, с которой заготовка 1 выдавливается формующей головкой 93 вдоль центрального углубления 12 заготовки 1 связана с видом материала заготовки 1. Например, скорость погружения формующей головки в заготовку может поддерживаться в пределах от 5 мм/сек до 90 мм/сек, если заготовка выполнена из железных сплавов с высокой температурой плавления или из нержавеющей стали. В другом примере, скорость опускания формующей головки 93 при выдавливании может поддерживаться в пределах от 20 мм/сек до 300 мм/сек, если заготовка выполнена из сплавов не на основе железа, например из сплавов алюминия или меди.According to one embodiment of the invention, when the preform 1 is subjected to zone extrusion, the speed at which the preform 1 is extruded by the forming head 93 along the central recess 12 of the preform 1 is related to the type of material of the preform 1. For example, the immersion speed of the forming head in the preform can be maintained in the range of 5 mm / s to 90 mm / s, if the workpiece is made of iron alloys with a high melting point or stainless steel. In another example, the lowering speed of the forming head 93 during extrusion can be maintained in the range from 20 mm / s to 300 mm / s if the workpiece is made of non-iron-based alloys, for example, aluminum or copper alloys.

Согласно изобретению, когда формующая головка 93 не контактирует с металлом, и скорость подъема, и скорость опускания формующей головки 93 может составлять от 90 мм/сек до 300 мм/сек.According to the invention, when the forming head 93 is not in contact with the metal, both the lifting speed and lowering speed of the forming head 93 can be from 90 mm / s to 300 mm / s.

Когда заготовка 1 подвергается зонному выдавливанию, угол поворота а составляет от 10 до 120 градусов.When the workpiece 1 is subjected to zone extrusion, the rotation angle a is from 10 to 120 degrees.

Согласно изобретению, перемещение на стадии зонного выдавливания составляет от 2 мм до 2000 мм.According to the invention, the displacement at the zone extrusion stage is from 2 mm to 2000 mm.

Скорость прессования чистового выдавливающего вала 10, скорость подъема и скорость опускания чистового выдавливающего вала 10, когда он не соприкасается с металлом на стадии доводки может быть такой же как скорость прессования формующей головкой 93, а также скорость подъема и скорость опускания формующей головки 93, когда формующая головка 93 не соприкасается с металлом на стадии зонного выдавливания соответственно, но выдавливающее перемещение каждый раз на стадии доводки превышает перемещение на стадии выдавливания на 0,01-0,.5 раз.The pressing speed of the finishing extruding shaft 10, the lifting speed and lowering speed of the finishing extruding shaft 10, when it is not in contact with the metal at the finishing stage, can be the same as the pressing speed of the forming head 93, as well as the lifting speed and lowering speed of the forming head 93, when forming the head 93 does not come into contact with the metal in the zone of extrusion, respectively, but the extrusion movement each time in the finishing stage exceeds the movement in the extrusion stage by 0.01-0 .5 times.

Согласно одному из воплощений изобретения, после стадии горячей прошивки, может проводиться стадия горячего развертывания. То есть, центральное углубление 12 заготовки 1 развертывается, используя второй прошивень 8, диаметр которого больше, чем у первого прошивня 7, что способствует таким образом дальнейшему деформированию заготовки, как показано на Фиг.15. Следует отметить, что и стадии горячей прошивки, и стадия горячего развертывания могут поводиться в формообразующей матрице 6.According to one embodiment of the invention, after the hot flashing step, a hot flashing step can be carried out. That is, the central recess 12 of the workpiece 1 is deployed using a second firmware 8, the diameter of which is larger than that of the first firmware 7, thereby contributing to further deformation of the workpiece, as shown in FIG. It should be noted that both the hot flashing stage and the hot rolling stage can occur in the forming matrix 6.

Способ формования зонным выдавливанием согласно предлагаемому изобретению также может использоваться для формования сосудов, работающих под высоким и сверхвысоким давлением и требующих большой надежности, таких как парогенератор ядерного реактора, реактор гидрирования или сосуды большого объема для хранения природного газа под высоким давлением, например, днища водяного бака парогенератора ядерного реактора.The zone extrusion molding method according to the invention can also be used to mold vessels operating under high and ultrahigh pressure and requiring high reliability, such as a nuclear reactor steam generator, a hydrogenation reactor or large volume vessels for storing natural gas under high pressure, for example, the bottom of a water tank steam generator of a nuclear reactor.

В целом, в устройстве и способе формования зонным выдавливанием согласно воплощению изобретения, благодаря большому создаваемому выдавливающему усилию от 1000 до 1500 меганьютонов, реакция связи значительно улучшается, создаются (при интенсивном выдавливании и несквозной высадке/прошивке) наилучшие условия для деформации металла и может быть достигнут большой и равномерный сферический тензор напряжений σm (обычно достигающий от 300 до 400 МПа), что обеспечивает оптимальные условия для устранения микроскопических дефектов и трещин на заготовке 1 и создает наилучшие условия термомеханического сопряжения. Кроме того, при использовании устройства и способа формования зонным выдавливанием согласно изобретению, может быть значительно повышена производительность, снижен процент брака и, соответственно, увеличена степень полезного использования материала.In general, in the device and method for forming by zone extrusion according to an embodiment of the invention, due to the large generated extrusion force from 1000 to 1500 meganewtons, the coupling reaction is significantly improved, the best conditions for deformation of the metal are created (with intensive extrusion and through / through piercing / piercing) and can be achieved high and uniform spherical stress tensor σ m (typically reaches 300 to 400 MPa), which provides optimum conditions for removal of microscopic defects and cracks on Zagot ke 1 and creates the best conditions for thermomechanical coupling. In addition, when using the device and method of forming by zone extrusion according to the invention, productivity can be significantly increased, the percentage of rejects can be reduced and, accordingly, the degree of useful use of the material can be increased.

Термины по всему описанию "воплощение", "варианты реализации", "один конструктивный вариант", "пример", "отдельный пример", или "некоторые примеры" означают, что отдельные признаки, структуры, материалы или параметры, приведенные для примера или конструктивного варианта относятся, по крайней мере, к одному из вариантов или примеров изобретения. Словесные обороты, такие как "в некоторых конструктивных вариантах", "Согласно одному из конструктивных вариантов изобретения", "в конструктивном варианте", "пример", "отдельный пример", или "некоторые примеры" в разных местах описания не обязательно означают отсылку только к одному конкретному примеру воплощения изобретения. Более того, отдельные признаки, структуры, материалы или параметры могут сочетаться любым подходящим образом в одном или более конструктивных вариантов или примеров.The terms throughout the description "embodiment", "options for implementation", "one constructive option", "example", "separate example", or "some examples" mean that individual features, structures, materials or parameters given for example or constructive options relate to at least one of the options or examples of the invention. Verbal expressions, such as “in some structural options”, “According to one of the constructive variants of the invention”, “in a constructive variant”, “example”, “separate example”, or “some examples” in different places of the description do not necessarily mean sending only to one specific example embodiment of the invention. Moreover, individual features, structures, materials or parameters may be combined in any suitable way in one or more design options or examples.

Хотя были представлены и описаны пояснительные примеры, специалисту должно быть понятно, что в конструктивных вариантах, не отклоняясь от духа и смысла изобретения, могут присутствовать изменения, варианты и модификации. Все такие изменения, варианты и модификации подпадают под объем притязаний в формуле изобретения и их эквиваленты.Although explanatory examples have been presented and described, one skilled in the art will appreciate that changes, variations and modifications may be present in constructive variations without departing from the spirit and meaning of the invention. All such changes, variations and modifications fall within the scope of the claims in the claims and their equivalents.

Claims (18)

1. Устройство для формования зонным выдавливанием, содержащее:
формообразующую матрицу и
пуансон, расположенный в продольном направлении и выполненный с возможностью ввода в формообразующую полость формообразующей матрицы для выдавливания заготовки,
причем пуансон состоит из выдавливающего вала и формующей головки, соединенной с выдавливающим валом и расположенной под ним, при этом площадь поперечного сечения формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы, меньше площади поперечного сечения выдавливающего вала, при этом в центральной части формующей головки выполнена выемка, обеспечивающая создание в материале заготовки трехмерных сжимающих напряжений,
а пуансон выполнен с возможностью поворота вокруг продольной оси формообразующей матрицы для последовательного по зонам деформирования заготовки формующей головкой внутри несквозной полости формообразующей матрицы.
1. A device for forming a zone extrusion, containing:
shape matrix and
a punch located in the longitudinal direction and configured to enter into the forming cavity of the forming matrix for extruding the workpiece,
moreover, the punch consists of an extrusion shaft and a forming head connected to the extruding shaft and located under it, while the cross-sectional area of the forming head in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix is less than the cross-sectional area of the extruding shaft, while in the central part of the forming head is made a recess for creating three-dimensional compressive stresses in the workpiece material,
and the punch is made with the possibility of rotation around the longitudinal axis of the forming matrix for successive zones of deformation of the workpiece by the forming head inside the cavity through the cavity of the forming matrix.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выдавливающий вал включает:
цилиндрический участок и
фланцевый участок, отформованный между низом цилиндрического участка вала и формующей головкой, причем площадь поперечного сечения формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы, меньше площади поперечного сечения фланцевого участка.
2. The device according to claim 1, characterized in that the extrusion shaft includes:
cylindrical section and
a flange portion molded between the bottom of the cylindrical shaft portion and the forming head, wherein the cross-sectional area of the forming head in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix is smaller than the cross-sectional area of the flange portion.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выдавливающий вал и формующая головка выполнены как единая деталь, а формообразующая матрица выполнена предварительно напряженной, причем внутренний диаметр формообразующей полости предварительно напряженной формообразующей матрицы больше, чем максимальный диаметр выдавливающего вала и формующей головки.3. The device according to claim 1, characterized in that the extrusion shaft and the forming head are made as a single part, and the forming matrix is pre-stressed, and the inner diameter of the forming cavity of the prestressed forming matrix is larger than the maximum diameter of the extruding shaft and forming head. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поперечное сечение формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы, имеет прямоугольную форму, причем длинная сторона прямоугольника равна диаметру выдавливающего вала, а отношение длины короткой стороны прямоугольника к его длинной стороне составляет от 0,05 до 0,95.4. The device according to claim 1, characterized in that the cross section of the forming head in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix has a rectangular shape, the long side of the rectangle being equal to the diameter of the extruding shaft, and the ratio of the length of the short side of the rectangle to its long side is from 0.05 to 0.95. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение площади поперечного сечения формующей головки к площади поперечного сечения выдавливающего вала составляет приблизительно от 0,1 до 0,9.5. The device according to claim 1, characterized in that the ratio of the cross-sectional area of the forming head to the cross-sectional area of the extruding shaft is from about 0.1 to 0.9. 6. Способ формования зонным выдавливанием, включающий:
(1) размещение заготовки с центральным углублением заданной глубины в формообразующей матрице и нагревание заготовки до температуры, подходящей для формования выдавливанием,
(2) последовательное по зонам выдавливание заготовки в формообразующую матрицу с помощью пуансона, который поворачивают вокруг продольной оси формообразующей матрицы, при этом пуансон состоит из выдавливающего вала и соединенной с ним формующей головки, расположенной под выдавливающим валом и имеющей выемку в центральной части, обеспечивающую создание в материале заготовки трехмерных сжимающих напряжений, причем площадь поперечного сечения формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы, меньше площади поперечного сечения выдавливающего вала.
6. A method of forming by zone extrusion, including:
(1) placing the preform with a central recess of a predetermined depth in the forming matrix and heating the preform to a temperature suitable for extrusion molding,
(2) sequentially extruding the preform into zones of the forming matrix with the help of a punch that is rotated around the longitudinal axis of the forming matrix, the punch consisting of an extrusion shaft and a forming head connected to it, located under the extrusion shaft and having a recess in the central part, providing in the workpiece material three-dimensional compressive stresses, and the cross-sectional area of the forming head in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix is less ie cross-sectional area of the shaft extrusion.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что стадия (2) включает:
(2.1) выдавливание заготовки по центральному углублению с заданным усилием,
(2.2) подъем пуансона для переустановки,
(2.3) поворот пуансона относительно продольной оси формообразующей матрицы на заданный угол и
(2.4) повторение стадий (2.1), (2.2) и (2.3).
7. The method according to claim 6, characterized in that stage (2) includes:
(2.1) extruding the workpiece in a central recess with a predetermined force,
(2.2) raising the punch for reinstallation,
(2.3) the rotation of the punch relative to the longitudinal axis of the forming matrix by a given angle and
(2.4) repetition of stages (2.1), (2.2) and (2.3).
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что выдавливающий вал включает:
цилиндрический участок и
фланцевый участок, отформованный между низом цилиндрического участка вала и формующей головкой, причем площадь поперечного сечения формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы, меньше площади поперечного сечения фланцевого участка.
8. The method according to claim 6, characterized in that the extrusion shaft includes:
cylindrical section and
a flange portion molded between the bottom of the cylindrical shaft portion and the forming head, wherein the cross-sectional area of the forming head in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the forming matrix is smaller than the cross-sectional area of the flange portion.
9. Способ по п.6, отличающийся тем, что на стадии (2) выдавливающее усилие, прикладываемое к пуансону, распределяют по ширине формующей головки и диаметру выдавливающего вала и выдавливающее усилие составляет приблизительно от 1000 до 1500 МН.9. The method according to claim 6, characterized in that at the stage (2) the extruding force applied to the punch is distributed along the width of the forming head and the diameter of the extruding shaft, and the extruding force is from about 1000 to 1500 MN. 10. Способ по п.6, отличающийся тем, что далее он включает:
(3) доводку внутренней поверхности заготовки, выдавленной на стадии (2), по ее центральному углублению с помощью чистового выдавливающего вала для придания равномерной толщины стенкам заготовки.
10. The method according to claim 6, characterized in that it further includes:
(3) fine-tuning the inner surface of the preform extruded in step (2) along its central recess with a finishing extruding shaft to impart a uniform thickness to the walls of the preform.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что стадии (2) и (3) попеременно выполняют для выдавливания заготовки.11. The method according to claim 10, characterized in that stages (2) and (3) are alternately performed to extrude the workpiece. 12. Способ по п.7, отличающийся тем, что заданный угол поворота пуансона составляет от 10 до 120°.12. The method according to claim 7, characterized in that the predetermined angle of rotation of the punch is from 10 to 120 °. 13. Способ по п.7, отличающийся тем, что стадия (2) далее включает:
доводку внутренней поверхности выдавленной заготовки по ее центральному углублению с помощью чистового выдавливающего вала для придания равномерной толщины стенкам заготовки.
13. The method according to claim 7, characterized in that stage (2) further includes:
fine-tuning the inner surface of the extruded workpiece along its central recess with a finishing extruding shaft to give a uniform thickness to the walls of the workpiece.
14. Способ по п.10, отличающийся тем, что на стадии (2) перемещение при выдавливании составляет от 2 мм до 2000 мм, а выдавливающее перемещение на стадии (3) каждый раз превышает перемещение на стадии (2) в 0,01-0,5 раз.14. The method according to claim 10, characterized in that at the stage (2) the movement during extrusion is from 2 mm to 2000 mm, and the extrusion movement at the stage (3) each time exceeds the movement at the stage (2) by 0.01- 0.5 times. 15. Способ по п.6, отличающийся тем, что скорость погружения формующей головки в заготовку находится в пределах от 5 мм/с до 90 мм/с, если заготовка выполнена из железных сплавов, или от 20 мм/с до 300 мм/с, если заготовка выполнена из сплавов не на основе железа.15. The method according to claim 6, characterized in that the immersion speed of the forming head in the workpiece is in the range from 5 mm / s to 90 mm / s, if the workpiece is made of iron alloys, or from 20 mm / s to 300 mm / s if the workpiece is made of non-iron based alloys. 16. Способ по п.6, отличающийся тем, что формообразующая матрица выполнена предварительно напряженной, а внутренний диаметр несквозной полости предварительно напряженной матрицы больше, чем максимальный диаметр выдавливающего вала и формующей головки.16. The method according to claim 6, characterized in that the forming matrix is pre-stressed, and the inner diameter of the through cavity of the prestressed matrix is larger than the maximum diameter of the extruding shaft and the forming head. 17. Способ по п.6, отличающийся тем, что центральное углубление заданной глубины отформовывают несквозной высадкой, штамповкой и горячей прошивкой заготовки в формообразующей матрице соответственно, а выдавливающий вал и формующая головка выполнены как единая деталь.17. The method according to claim 6, characterized in that the Central recess of a given depth is molded through the endless landing, stamping and hot piercing of the workpiece in the forming matrix, respectively, and the extruding shaft and the forming head are made as a single part. 18. Способ по п.6, отличающийся тем, что поперечное сечение формующей головки имеет прямоугольную форму, причем длинная сторона прямоугольника равна диаметру выдавливающего вала, а отношение длины короткой стороны прямоугольника к его длинной стороне составляет от 0,05 до 0,95 или отношение площади поперечного сечения формующей головки к площади поперечного сечения выдавливающего вала составляет приблизительно от 0,1 до 0,9. 18. The method according to claim 6, characterized in that the cross-section of the forming head has a rectangular shape, and the long side of the rectangle is equal to the diameter of the extrusion shaft, and the ratio of the length of the short side of the rectangle to its long side is from 0.05 to 0.95 or the ratio the cross-sectional area of the forming head to the cross-sectional area of the extrusion shaft is from about 0.1 to 0.9.
RU2012101226/02A 2009-06-17 2010-06-17 Device and method of forming by zone extrusion RU2493929C1 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910032471.X 2009-06-17
CN 200910032470 CN101912889B (en) 2009-06-17 2009-06-17 Distributive extrusion process method and distributive extrusion mold thereof
CN200910032470.5 2009-06-17
CN200910032471XA CN101912893A (en) 2009-06-17 2009-06-17 Distributed extrusion die
PCT/CN2010/074026 WO2010145551A1 (en) 2009-06-17 2010-06-17 Distribution extruding forming device and distribution extruding forming method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012101226A RU2012101226A (en) 2013-07-27
RU2493929C1 true RU2493929C1 (en) 2013-09-27

Family

ID=43355864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012101226/02A RU2493929C1 (en) 2009-06-17 2010-06-17 Device and method of forming by zone extrusion

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120090375A1 (en)
EP (1) EP2444170A1 (en)
RU (1) RU2493929C1 (en)
WO (1) WO2010145551A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013097836A1 (en) * 2011-12-28 2013-07-04 VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY a.s. A method for the manufacture of a vessel bottom with a flange
CZ306902B6 (en) * 2011-12-28 2017-09-06 VÍTKOVICE HEAVY MACHINERY a.s. A method of producing a container bottom with a flange
CN102554086A (en) * 2012-01-17 2012-07-11 四川新筑精坯锻造有限公司 Hot-forging closed forward extrusion method for nine-hole circular anchor ring
CN103537871B (en) * 2013-09-26 2015-09-23 内蒙古北方重工业集团有限公司 The processing method of vertical extruding ultrahigh pressure vessel cylindrical shell
CN104550623B (en) * 2013-10-22 2016-04-27 中国第一重型机械股份公司 The integrated profiling forging method of the large-scale top cover end socket of nuclear reactor pressure container
GB2522024B (en) * 2014-01-09 2017-05-10 Rolls Royce Plc A Forging Apparatus
CN104368724B (en) * 2014-11-24 2016-05-25 二重集团(德阳)重型装备股份有限公司 The large thick-wall end socket forging and forming technology of band supporting and ozzle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU740351A1 (en) * 1978-07-17 1980-06-15 Ленинградский Ордена Красного Знамени Механический Институт Pressing apparatus with moving sphere
US6061892A (en) * 1995-04-20 2000-05-16 Rondex Oy Ltd. Method for joining metal parts by roll forming for manufacturing a cooking vessel
RU2204455C2 (en) * 2001-02-27 2003-05-20 Воронежское ЗАО по выпуску тяжелых механических прессов Press for forming by rolling around
RU2205721C2 (en) * 1996-12-06 2003-06-10 Ваймэн Гордон Компани Method for forming blanks and press for performing the method

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3918288A (en) * 1970-08-10 1975-11-11 Lasalle Steel Co Die
JPS5147659B1 (en) * 1971-06-14 1976-12-16
JPH10508254A (en) * 1994-10-13 1998-08-18 ブリティッシュ・アルミニウム・ホールディングズ・リミテッド Back extrusion and its products
US6044685A (en) * 1997-08-29 2000-04-04 Wyman Gordon Closed-die forging process and rotationally incremental forging press
CN1074692C (en) * 1996-12-06 2001-11-14 怀曼·戈登有限公司 Closed forging technology and rotary step type forging press
US7462853B2 (en) * 2000-04-25 2008-12-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Radioactive substance containment vessel, and radioactive substance containment vessel producing device and producing method
CN1166469C (en) * 2000-11-27 2004-09-15 中国第二重型机械集团公司 Technoloyg for manufacturing thick-wall closure head with integral bearing apnn stand
CN1253269C (en) * 2003-01-27 2006-04-26 华北工学院 Casting extruding compound shaping method of magnesium alloy automobile hub
US7331207B2 (en) * 2005-03-11 2008-02-19 Hot Metal Customs, Inc. Metal shaping apparatus
CN2841193Y (en) * 2005-11-04 2006-11-29 中国第一重型机械(集团)有限责任公司 A kind of forging and pressing jumping-up plate
US7736579B2 (en) * 2006-07-21 2010-06-15 Quadrant Epp Ag Production of UHMWPE sheet materials
CN201511050U (en) * 2009-06-17 2010-06-23 苏州昆仑先进制造技术装备有限公司 Distribution extrusion die

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU740351A1 (en) * 1978-07-17 1980-06-15 Ленинградский Ордена Красного Знамени Механический Институт Pressing apparatus with moving sphere
US6061892A (en) * 1995-04-20 2000-05-16 Rondex Oy Ltd. Method for joining metal parts by roll forming for manufacturing a cooking vessel
RU2205721C2 (en) * 1996-12-06 2003-06-10 Ваймэн Гордон Компани Method for forming blanks and press for performing the method
RU2204455C2 (en) * 2001-02-27 2003-05-20 Воронежское ЗАО по выпуску тяжелых механических прессов Press for forming by rolling around

Also Published As

Publication number Publication date
EP2444170A1 (en) 2012-04-25
RU2012101226A (en) 2013-07-27
WO2010145551A1 (en) 2010-12-23
US20120090375A1 (en) 2012-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2493929C1 (en) Device and method of forming by zone extrusion
CN107626880B (en) Manufacturing process of large annular forging
CN110090914B (en) Integral forging forming method for flange connecting pipe section of reactor pressure vessel cylinder
JP4390291B1 (en) Method for manufacturing valve head part of hollow engine valve and hollow engine valve
CN102836895B (en) A kind of manufacture method of special-shaped seamless steel pipe
Markov et al. Development of a new process for expanding stepped tapered rings
CN109909411A (en) A kind of High-performance Magnesium Rare-earth Alloys base differential circulation expansion extrusion forming method
EP3683007A1 (en) Profiled metal construction forming method
CN104139145A (en) Method for forging guide horn mouth forge pieces applied to internal components of nuclear reactor
EP2762247A1 (en) Forging method for high-efficiency closing of porous defects in steel ingots or billets
CN109909412A (en) A kind of blanking mold that the expansion of High-performance Magnesium Rare-earth Alloys differential circulation is crowded
CN113414330B (en) Forging process for completing through hole of support shaft by one-step extrusion
CN104308056B (en) The hot forging forming method of cylindrical forged piece
CN101912889B (en) Distributive extrusion process method and distributive extrusion mold thereof
EP2798268B1 (en) A method for the manufacture of a vessel bottom
CN105033154A (en) Integral forging method for integrated connecting pipe section with connecting pipe and flange
EP2807651B1 (en) A method for the manufacture of a vessel bottom with a flange
CN115796396A (en) Method and system for predicting loss of forged material through related parameters
EP3229989B1 (en) A method and arrangement for manufacturing of tubes by continuous hydraulic expansion
CN110404994B (en) Multi-pass sequential back-extrusion forming method for combined punch of large-sized cylindrical part with bottom
WO2017163161A1 (en) A finisher die assembly and a forging process to make a pinion drive, and a pinion drive
RU2695100C1 (en) Method of making axially symmetric thin-wall vessels of vessels with variable wall thickness
CN107695163B (en) Nuclear island evaporator end socket integral stamping forming device and stamping forming method
RU165055U1 (en) PUNCH FOR MULTI-JUNCTION RETURNING OF SMALL-SHAPED HOLE IN SHEET DETAIL WITH FORMING PIPE
CN113878075B (en) Profiling forging process for large variable-section cylinder body integrated with multiple connecting pipes

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150618