專利名稱：一體化頂蓋成形的沖壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加工核電大鍛件封頭的鍛造工藝方法，特別是涉及一種用于 AP1000 (第三代先進(jìn)壓水堆)核電一體化頂蓋成形的沖壓方法。
背景技術(shù)：
目前，全球核電已進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展時(shí)期，為了改善能源結(jié)構(gòu)，各工業(yè)發(fā)達(dá) 國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家都在積極致力于核電的發(fā)展。美國(guó)把擴(kuò)大核能作為國(guó)家能源政策的重 要組成部分，在役的100多座核電站有相當(dāng)部分需要進(jìn)行更新?lián)Q代。俄羅斯制定了較大 規(guī)模的核電計(jì)劃，已有5座機(jī)組在建設(shè)中。日本政府提出核電立國(guó)，計(jì)劃在2010年前新 建13座核電站，2011年后，再建7座核電站。亞洲除中國(guó)、日本、韓國(guó)外還有11個(gè)國(guó) 家分別提出要發(fā)展核電。2020年前，全球每年至少需要二十多套核電鍛件，市場(chǎng)前景非 常廣闊。
中國(guó)雖已從法、美等發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了先進(jìn)的核電設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、但卻因?yàn)榉N 種原因無法引進(jìn)核電鍛件的制造技術(shù)，甚至無法及時(shí)從國(guó)外采購(gòu)鍛件。所以只有通過原 始創(chuàng)新，研制出超大型鍛件，才能真正實(shí)現(xiàn)大型先進(jìn)壓水堆核電的國(guó)產(chǎn)化。
因此，中國(guó)正在積極研究核電大鍛件封頭的成形技術(shù)，突破高品質(zhì)大鍛件成形 工藝自主創(chuàng)新開發(fā)的科技攻關(guān)。其中，封頭類鍛件的沖壓成形一直是難點(diǎn)之一。
由于整體封頭制造難度很大，而這種封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)代表當(dāng)今壓力容器封頭的 發(fā)展方向，目前國(guó)內(nèi)各制造廠家還沒有成功開發(fā)出一體化頂蓋的制造技術(shù)，國(guó)際上也只 有日本、韓國(guó)等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家擁有這種鍛件的成形技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種類似于封頭成形的一體化頂蓋成形的沖壓 方法，使沖壓成形后的鍛件材料致密，成分均勻，金屬流線分布合理，性能穩(wěn)定。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一體化頂蓋成形的沖壓方法包括如下步驟
第一步，拔長(zhǎng)；將雙真空鋼錠加熱至1220 °C，其錠身由4437mm拔長(zhǎng)至 5730士50mm，鍛造比達(dá)到1.2以上；拔長(zhǎng)過程中使雙真空鋼錠的溫度始終保持在850 1220°C范圍內(nèi)；
第二步，氣割下料；將雙真空鋼錠底端去除一段，使其錠身的高度由5730mm 變?yōu)?5120 士 50mm ；
第三步，將雙真空鋼錠溫度加熱至1240°C進(jìn)行多次鐓粗拔長(zhǎng)后，再鐓粗，使其 錠身的高度由5120mm變?yōu)?200士50mm，鍛造比達(dá)到3以上；鐓粗過程中使雙真空鋼錠 的溫度始終保持在850 1240°C范圍內(nèi)；
第四步，將雙真空鋼錠的溫度加熱至1200°C，將高度為1200mm的圓板形的 雙真空鋼錠中心部位壓成凹形；在壓凹形過程中使雙真空鋼錠的溫度始終保持在850 1200°C范圍內(nèi)；
第五步，粗加工；將雙真空鋼錠粗加工至要求形狀尺寸；
第六步，沖壓成形；將雙真空鋼錠加熱至100(TC后放置到模具上沖壓成形。
一體化頂蓋的形狀為一個(gè)具有高830mm法蘭的封頭。由于采用本發(fā)明的方法在 鍛壓過程中嚴(yán)格控制溫度，使鍛件溫度始終保持在850 1240°C范圍內(nèi)，并保證每一鍛 造步驟的鍛造比，因此鍛壓后的工件不易產(chǎn)生裂紋，壁厚均勻，鍛件材料致密，成分均 勻，金屬流線分布合理，性能穩(wěn)定。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明
圖1是一體化頂蓋沖壓上模具示意圖2是一體化頂蓋沖壓下模具示意圖3是雙真空鋼錠的示意圖4是經(jīng)過拔長(zhǎng)的鍛件示意圖5是經(jīng)過鐓粗的鍛件示意圖；
圖6是經(jīng)過碾壓后的鍛件示意圖7是鍛件經(jīng)粗加工后的示意圖
圖8是一體化頂蓋沖壓成形的示意圖9是經(jīng)過沖壓成形后的鍛件示意圖。
具體實(shí)施方式
AP1000 (第三代先進(jìn)壓水堆)一體化頂蓋采用《ASME規(guī)范》SA-508中Grade3. Classl材料，內(nèi)部的球半徑為1950mm，沖壓板坯最小壁厚為300_，法蘭高度為 830mm,沖壓板坯直徑為5200mm，整個(gè)一體化頂蓋需要成形的最大難點(diǎn)是它的法蘭高， 整體直徑大，沖壓時(shí)容易拉薄拉裂。因此，對(duì)一體化頂蓋板坯沖壓時(shí)需采用專用的沖壓 模具進(jìn)行沖壓，以達(dá)到規(guī)定的尺寸要求且保證球壁與法蘭接合處不拉裂。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)《ASME規(guī)范》SA-508中Grade3.Classl材料的一體化 頂蓋的雙真空鋼錠(以下簡(jiǎn)稱為“鍛件”)鍛造方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。
參見圖3所示，使用16500噸水壓機(jī)，對(duì)錠身上口直徑為3435mm，對(duì)錠身下口 直徑為^03mm，錠身高度為4437mm，重量340噸的雙真空鋼錠進(jìn)行鍛壓。鍛壓過程分 為以下步驟
第一步，拔長(zhǎng)；將如圖3所示的雙真空鋼錠加熱至1220°C，然后拔長(zhǎng)，將鍛 件的錠身由4437mm拔長(zhǎng)至5730士50mm，使鍛造比達(dá)到1.2以上；拔長(zhǎng)過程中如果鍛 件溫度降至850°C以下，將鍛件重新加熱，使鍛件的溫度始終保持在850 1220°C范圍 內(nèi)。經(jīng)過拔長(zhǎng)后的鍛件形狀如圖4所示，錠身的高度約為5730mm，錠身的直徑(Φ)為 2700 士 50mm。
第二步，氣割下料；將鍛件底端去除一段，使鍛件的高度由5730mm變?yōu)?5120士50mm(結(jié)合圖4所示)，保證雙真空鋼錠底部充分切除。
第三步，結(jié)合圖4、5所示，將鍛件的溫度加熱至1240°C，對(duì)鍛件進(jìn)行多次鐓粗 拔長(zhǎng)后再鐓粗，使其錠身的高度由5120mm變?yōu)?200士50mm，鍛造比達(dá)到3以上；鐓粗過程中如果鍛件溫度降至850°C以下，將鍛件重新加熱，使鍛件的溫度始終保持在850 1240°C范圍內(nèi)。經(jīng)多次鐓粗拔長(zhǎng)，再鐓粗后鍛件的形狀尺寸如圖5所示，錠身高度為 1200士50mm，直徑為約 5000mm。
第四步，結(jié)合圖6所示，將鍛件溫度加熱至1200°C，將高度為1200mm的圓板 形鍛件中心部位壓成凹形(凹坑)；壓成凹形過程中如果鍛件溫度降至850°C以下，將鍛 件重新加熱，使鍛件溫度始終保持在850 1200°C范圍內(nèi)。
第五步，粗加工；按照?qǐng)D7所表示的尺寸，將鍛件粗加工至要求的形狀尺寸。
第六步，沖壓成形；將鍛件加熱至1000°C，沖壓，將鍛件放置到如圖2所示的 下模具上，然后再用如圖1所示的上模具并結(jié)合圖8將鍛件沖壓成形(結(jié)合圖8所示)。 沖壓成形后的鍛件形狀及尺寸如圖9所示。
按以上步驟進(jìn)行鍛壓，依據(jù)ASME(美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì))規(guī)范(ASME頒布的 《鍋爐及壓力容器規(guī)范》簡(jiǎn)稱《ASME規(guī)范》)計(jì)算，總鍛比達(dá)25。
圖1是沖壓上模具的實(shí)施例。所述沖壓上模具的頂部為一平面，上部是一直徑 為3400mm的圓形，并從頂部至中部直徑逐漸減??；所述沖壓上模具的中下部為一半球
圖2是沖壓下模具的實(shí)施例。所述沖壓下模具為一圓墩形，其中間具有直徑為 3600mm的空心。
以上通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的 限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這 些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一體化頂蓋成形的沖壓方法，其特征在于包括如下步驟第一步，拔長(zhǎng)；將雙真空鋼錠加熱至1220 °C，其錠身由4437mm拔長(zhǎng)至 5730士50mm，鍛造比達(dá)到1.2以上；拔長(zhǎng)過程中使雙真空鋼錠的溫度始終保持在850 1220°C范圍內(nèi)；第二步，氣割下料；將雙真空鋼錠底端去除一段，使其錠身的高度由5730mm變?yōu)?5120 士 50mm ；第三步，將雙真空鋼錠溫度加熱至1240°C進(jìn)行多次鐓粗拔長(zhǎng)后，再鐓粗，使其錠身 的高度由5120mm變?yōu)?200士50mm，鍛造比達(dá)到3以上；鐓粗過程中使雙真空鋼錠的溫 度始終保持在850 1240°C范圍內(nèi)；第四步，將雙真空鋼錠的溫度加熱至1200°C，將高度為1200mm的圓板形的雙真空 鋼錠中心部位壓成凹形；在壓凹形過程中使雙真空鋼錠的溫度始終保持在850 1200°C 范圍內(nèi)；第五步，粗加工；將雙真空鋼錠粗加工至要求形狀尺寸；第六步，沖壓成形；將雙真空鋼錠加熱至IOOiTC后放置到模具上沖壓成形。
2.如權(quán)利要求1所述的沖壓方法，其特征在于經(jīng)過以上方法進(jìn)行鍛壓后，依據(jù) ASME規(guī)范計(jì)算，總鍛比湯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一體化頂蓋成形的沖壓方法，第一步，拔長(zhǎng)；第二步，氣割下料；第三步，將溫度加熱至1240℃，經(jīng)過多次鐓粗拔長(zhǎng)，再鐓粗將雙真空鋼錠錠身的高度由5120mm變?yōu)?200mm，使鍛造比達(dá)3以上；第四步，將雙真空鋼錠的溫度加熱至1200℃，將高度為1200mm的圓板形的雙真空鋼錠中心部位壓成凹形；第五步，粗加工；第六步，沖壓成形；在鍛壓過程中嚴(yán)格控制溫度，使鍛件溫度始終保持在850～1240℃的范圍內(nèi)，并保證每一鍛造步驟的鍛造比。本發(fā)明能使鍛壓后的工件不易產(chǎn)生裂紋，壁厚均勻，鍛件材料致密，成分均勻，金屬流線分布合理，性能穩(wěn)定。適用于核電大鍛件封頭的成形。
文檔編號(hào)B21J13/02GK102019338SQ20091005793
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者孫立鋒, 林岳萌, 陶志勇 申請(qǐng)人:上海重型機(jī)器廠有限公司