核電用壓力容器一體化封頭沖壓成型方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種核電用壓力容器一體化封頭沖壓成型方法，該沖壓成型方法包括以下步驟：板坯粗加工：將上述經(jīng)熱處理的封頭板坯進(jìn)行機(jī)加工；板坯加熱：將上述經(jīng)粗加工的封頭板坯送至加熱爐中加熱處理；封頭成型：將上述封頭板坯移至帶有中心孔的環(huán)狀模進(jìn)行沖壓成型成半球封頭坯件；封頭沖孔：沖壓成具有兩個(gè)人孔和兩個(gè)管孔的封頭沖壓件；沖件熱處理：壓熱處理后隨爐冷至180℃時(shí)出爐空冷；沖件機(jī)加工：對(duì)上述經(jīng)熱處理的封頭沖壓件進(jìn)行機(jī)加工成封頭粗成品；性能熱處理：先進(jìn)行淬火處理，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；成品加工至合格的封頭成品。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了蒸汽發(fā)生器封頭的一體化成型，而且金屬組織均勻密實(shí)、流線完整。
【專利說明】
核電用壓力容器一體化封頭沖壓成型方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種核電設(shè)備用大型結(jié)構(gòu)件的鍛造成型工藝，尤其涉及核電用壓力容器一體化封頭的沖壓成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓水堆核電站主要由核島和常規(guī)島組成，壓水堆核電站核島的四大部件是蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主栗和堆芯，因此核蒸汽發(fā)生器是核電站最為關(guān)鍵的主要設(shè)備，蒸汽發(fā)生器與反應(yīng)堆壓力容器相連，不僅直接影響電站的功率與效率，而且在進(jìn)行熱量交換時(shí)，還起著阻隔放射性載熱劑的作用，對(duì)核電站安全至關(guān)重要，其材料和制造的高技術(shù)含量均為當(dāng)代制造業(yè)之最。
[0003]目前核電技術(shù)正朝著大型化方向發(fā)展，核電設(shè)備關(guān)鍵部件均需要用到大型鍛件，新一代核電中反應(yīng)堆壓力容器及蒸汽發(fā)生器封頭鍛件的板坯直徑甚至超過7000_，單個(gè)成品部件重量均在數(shù)十噸以上，屬于超大型板塊狀構(gòu)件，鍛造難度非常大。其中核電蒸汽發(fā)生器封頭是蒸汽發(fā)生器中承擔(dān)壓差最大的部件，起到密封和隔離一、二回路冷卻劑的作用，也是一回路側(cè)冷卻劑流過管束前或后的匯集腔室，它包含了冷卻劑入口管孔、冷卻劑出口管孔和兩個(gè)人孔。故蒸汽發(fā)生器封頭是在半球冠狀的封頭主體上設(shè)有兩個(gè)管孔座和兩個(gè)人孔座;而要在如此大尺寸的球冠上一次性整體鍛造成型出符合尺寸要求和位置要求的管孔座和人孔座更是難以實(shí)現(xiàn)。
[0004]現(xiàn)有封頭是將封頭本體與人孔座和管孔座通過焊接的方法進(jìn)行拼接制造的，盡管隨著材料科學(xué)的發(fā)展，焊接材料的性能得到了很大的提高，焊接新工藝也層出不窮，但封頭主體與人孔座和接管孔座之間通過焊接而拼接的結(jié)構(gòu)總是不能形成完整的金屬流線，由于核電蒸汽發(fā)生器長(zhǎng)期處于高溫高壓的惡劣運(yùn)行環(huán)境中，且承受交變荷載和管道渦流所形成的壓力突變，極易引起應(yīng)力分布不勻和應(yīng)力集中，容易產(chǎn)生疲勞、蠕變和損壞。而且這樣球冠體和管嘴分開焊接制造的方法，焊接工藝十分復(fù)雜、焊接周期長(zhǎng)，復(fù)雜應(yīng)力區(qū)質(zhì)量穩(wěn)定性差，直接造成成品率低，制造成本大幅上升。整體鍛造蒸汽發(fā)生器封頭具有極大的難度，而且該工藝必須先鍛造出呈厚圓板狀的封頭板坯，然后再鍛造、沖壓出近終的球冠狀封頭，而鍛造沖壓具有大變形量、復(fù)雜曲面的球狀封頭是整個(gè)工藝的難點(diǎn)和關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種核電用壓力容器一體化封頭的沖壓成型方法，該成型方法不僅能實(shí)現(xiàn)封頭的一體化沖壓成型，而且鍛件組織均勻密實(shí)、鍛件纖維組織和外形更趨一致。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的核電用壓力容器一體化封頭沖壓成型方法，該沖壓成型方法包括以下步驟:
(I)板坯粗加工:對(duì)封頭板坯進(jìn)行機(jī)加工，去除封頭板坯的毛刺和凹凸面，使封頭板坯正面的大錐角圓臺(tái)面、封頭板坯反面的四個(gè)圓臺(tái)表面平整； (2)板坯加熱:將上述經(jīng)粗加工的封頭板坯送至加熱爐中加熱至580°C—620°C，保溫3小時(shí)，再以55°C/ h—60°C/ h的加熱速度加熱至830°C —870°C，保溫4小時(shí);再以78°C/ h—820C/ h加熱速度加熱至1130°C—1170°C，保溫4小時(shí)；再以78°C/ h—82°C/ h加熱速度加熱至1210°C—1240°C，保溫I小時(shí)；
(3)封頭成型:將上述封頭板坯移至帶有中心孔的環(huán)狀模進(jìn)行沖壓成型，封頭板坯反面的四個(gè)圓臺(tái)位于環(huán)狀模的中心孔位置，球頭沖模位于封頭板坯正面的大錐角圓臺(tái)面向下沖壓，以形成半球封頭還件；
(4)封頭沖孔:以對(duì)應(yīng)沖孔的圓臺(tái)端面為支承面將上述半球封頭坯件放于沖壓砧板上，沖桿從上方向下依次沖壓對(duì)應(yīng)孔;從而形成具有兩個(gè)人孔和兩個(gè)管孔的封頭沖壓件；
(5)沖件熱處理:將上述封頭沖壓件溫度控制至905°C—925°C，保溫6—8小時(shí)，再空冷至300°C —400°C，保溫4一6小時(shí)后，再以45°C/ h — 50°C/ h的加熱速度加熱至640°C — 6600C，保溫12—14小時(shí)，爐冷至180 °C時(shí)出爐空冷；
(6)沖件機(jī)加工:對(duì)上述經(jīng)熱處理的封頭沖壓件進(jìn)行機(jī)加工成封頭粗成品；
(7)性能熱處理:對(duì)封頭粗成品先進(jìn)行淬火處理，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，該淬火處理工藝為:將封頭粗成品加溫至600°C后保溫2-3小時(shí)，再以90°C/ h—100C/ h加溫至935°C —955°C，保溫2—3小時(shí)后水冷;將經(jīng)淬火處理后的封頭粗成品加溫至400°C，保溫2—3小時(shí)，再以450C/ h—50°C/ h的加溫速度加熱至635°C —655°C，保溫6—7小時(shí)后空冷至室溫，以完成調(diào)質(zhì)熱處理；
(8)成品加工:對(duì)上述經(jīng)性能熱處理的封頭粗成品進(jìn)行取樣，并對(duì)試樣進(jìn)行理化試驗(yàn)，將達(dá)到理化試驗(yàn)技術(shù)條件的封頭粗成品進(jìn)行機(jī)加工至合格的封頭成品。
[0007]本發(fā)明的沖壓成型方法具體如下顯著優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明以圓板狀封頭板坯為成型制作的始點(diǎn)，通過對(duì)核電設(shè)備用鋼的流變特性的研究，找出這類厚大鍛件在不同溫度下形變與再結(jié)晶的規(guī)律，確定板坯分區(qū)段的加溫保溫規(guī)范，以及不同加工步驟的熱處理規(guī)范，確保大體積、大斷面鍛件能夠均勻熱透，既使板坯件心部、表面各區(qū)域間加熱溫度一致，避免因斷面溫度差產(chǎn)生溫度應(yīng)力而導(dǎo)致鍛件鋼錠開裂，又使板坯件能在較好的塑性狀態(tài)下成型，有效防止產(chǎn)生過熱，保證板坯件再結(jié)晶充分。最終的性能熱處理，既使得成品鍛件的外部強(qiáng)度高、耐磨性好，內(nèi)部又保持良好的韌性、抗沖擊力強(qiáng)，使得成品鍛件的組織更加細(xì)致均勻，有效消除加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定成品鍛件的加工精度，穩(wěn)定和提高成品鍛件的綜合力學(xué)性能。
[0008]本發(fā)明在整體鍛造成型的圓板狀封頭板坯的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行沖壓成型成球冠狀封頭坯件，解決了大型鍛件一次成型變形量過大所帶來(lái)的鍛件各向異性，實(shí)現(xiàn)了大變形量、復(fù)雜曲面的整體鍛造成型，并且使得金屬流線完整。該沖壓成型的半球封頭坯件使得封頭成品件更能承受蒸汽發(fā)生器的高溫高壓以及交變荷載和蒸汽渦流所形成的惡劣工況，有利于封頭工作應(yīng)力的均勻化，封頭工作可靠性大大增強(qiáng)，更利于提高核電站及其蒸汽發(fā)生器的運(yùn)行安全性。
[0009]本發(fā)明采用直接沖孔工藝，使得帶有人孔的人孔座和帶有管孔的管孔座與封頭主體之間也形成了完整連續(xù)的金屬流線，而且鍛件的金屬纖維組織與鍛件外形能夠最大限度地保持一致。采用直接沖壓人孔和管孔的工藝，還大大減少了材料的切削加工量，使材料利用率提高，因此，本發(fā)明的封頭整體結(jié)構(gòu)和鍛造工藝方法具有減少加工工藝流程、縮短整個(gè)生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率和材料利用率的優(yōu)點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明中封頭板坯正面的大錐角圓臺(tái)面，能在球冠沖壓成型過程中，使封頭板坯的中部金屬會(huì)在沖壓時(shí)從中部流向周邊部，從而保證金屬流線的合理和半球坯件厚度的基本一致。采用的環(huán)狀模沖壓成型，使成型工藝變得簡(jiǎn)單，又不會(huì)形成對(duì)金屬流線的破壞，能夠制造出具有球冠結(jié)構(gòu)的大型板坯件，解決了蒸汽發(fā)生器球冠形封頭大型化和一體化的沖壓成型難題。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]圖1是本發(fā)明核電用壓力容器一體化封頭沖壓成型方法的工藝流程圖；
圖2是圖1所示沖壓成型方式中封頭板坯的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2所示封頭板坯的A—A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖3所示封頭板坯的B向結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是圖1所示沖壓成型方法中應(yīng)用的環(huán)狀模的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是圖1所示沖壓成型方法中的封頭粗成品及試驗(yàn)取樣圖。
[0013]圖中:I一板還主體、2—管孔圓臺(tái)、3—人孔圓臺(tái)、4一環(huán)模主體、5—成型孔、6—粗成品本體、7—口端試環(huán)、8 —口端截除環(huán)、9 一管孔端試環(huán)、10—管孔端截除環(huán)、11 一人孔端試環(huán)、12—人孔端截除環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]圖1示出了本發(fā)明沖壓成型方法的工藝步驟流程圖，沖壓過程中坯件的溫度應(yīng)控制在800 0C-1240 °C之間，即在沖壓過程中坯件的溫度低于800 V時(shí)，應(yīng)將坯件重新加熱，使坯件的沖壓溫度保持在800°C-1240°C范圍內(nèi)。
[0015]本發(fā)明的沖壓成型方法的實(shí)施例一:
在該工藝步驟中首先選用如圖2、圖3及圖4所示的封頭板坯，該封頭板坯材料為508—3鋼。
[0016]板坯粗加工:對(duì)封頭板坯進(jìn)行初步的機(jī)加工，以便于下道封頭粗成型，首先車削板坯外周以去除板坯毛刺和凹凸面，從而形成圓板狀板坯件;采用銑削等機(jī)加工手段機(jī)削封頭板坯反面的四個(gè)圓臺(tái)的臺(tái)錐面和其端面;采用車削等機(jī)加工手段車削板坯正面，使其在板坯正面形成具有大錐角的圓臺(tái)面，該圓臺(tái)的錐角控制為170° —175°，其圓臺(tái)錐角為圓臺(tái)面位于同一平面上兩母線之間的夾角。封頭板坯的板坯主體上大錐角圓臺(tái)面上底直徑Φ I與板還主體的外徑Φ與比為:Φ I/Φ =1/1.80。
[0017]板坯加熱:為提高金屬塑性，使其易于流動(dòng)成型并獲得良好的金屬組織，選擇恰當(dāng)?shù)募訜釡囟葏^(qū)間，可使金屬坯件在塑性較好的狀態(tài)下成型；由于板坯件屬于大型塊狀件，為減少由斷面溫度差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，本發(fā)明采用分段加熱升溫規(guī)范，首先將板坯送至加熱爐中加熱至580°C，在此溫度下保溫3小時(shí)，第二加熱段以55°C/h的加熱速度加熱至830°C，在此溫度下保溫4小時(shí)，第三加熱段以78°C/h的加熱速度加溫至1130°C，由于板坯溫度大于800°C時(shí)，鋼錠已具有一定的塑性，因此本加熱段采用了相對(duì)較快的加熱速度，第四段也以780C/h的加熱速度加溫至12400C，板坯在此溫度下保溫I小時(shí)而形成加熱沖壓板坯。
[0018]封頭成型:將加熱沖壓板坯移放至帶有中心孔的環(huán)狀模中進(jìn)行沖壓成型，封頭板坯的四個(gè)外凸圓臺(tái)位于環(huán)狀模的中心孔位置，球頭形沖模位于封頭板坯正面圓臺(tái)面的頂端部，球頭沖模沿圓板形的封頭板坯中心線向下沖壓，使封頭板坯上的四個(gè)圓臺(tái)在環(huán)狀模中心孔的空間內(nèi)逐漸下壓并外翻，最終沖壓成球冠狀的半球封頭坯件。
[0019]封頭沖孔:該工序步驟要在四個(gè)外凸圓臺(tái)上沖出對(duì)應(yīng)的孔，首先以對(duì)應(yīng)的圓臺(tái)端面為支承將半球封頭坯件固定于沖壓砧板上，沖桿從上方向下沖壓以完成第一人孔的沖壓，完成第一人孔的沖壓后，再以第二個(gè)圓臺(tái)端面為支承將半球封頭坯件再固定在沖壓砧板上，以沖壓第二個(gè)人孔，以同樣的方法，依次沖壓第一管孔和第二管孔。上述沖孔順序并不一定是先人孔后管孔，其順序可以自由安排。該工序沖壓的兩個(gè)人孔和兩個(gè)管孔均為盲孔，既利于沖壓中對(duì)金屬組織進(jìn)行進(jìn)一步的壓合，又便于在下面的理化試驗(yàn)步驟在盲孔底部位置截取試樣。
[0020]沖件熱處理:經(jīng)上述半球冠成型沖壓和四個(gè)孔的沖壓，坯件的金屬組織又會(huì)發(fā)生改變，并在坯件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，為均勻細(xì)化金屬組織，消除金屬組織的內(nèi)部應(yīng)力，需要再次對(duì)封頭鍛件進(jìn)行熱處理。首先將上述經(jīng)沖壓的鍛件溫度控制至905°C，在保溫爐中保溫6小時(shí)，再空冷至300°C后，仍移至保溫爐中保溫4小時(shí)，再以45°C/h的加熱速度加熱至640°C，并在加熱爐中保溫12小時(shí)后，隨爐冷卻至180°C出爐空冷至室溫。
[0021 ]沖件機(jī)加工:對(duì)上述經(jīng)過熱處理的封頭鍛件進(jìn)行機(jī)械加工，使其球冠的內(nèi)外半徑、人孔座和管孔座的外形及人孔、管孔處均留有一定的精加工余量，從而形成封頭粗成品。
[0022]性能熱處理:為了進(jìn)一步均勻金屬組織，提高封頭的機(jī)械性能，仍需對(duì)封頭粗成品進(jìn)行綜合熱處理，該熱處理包括先行的淬火處理，以及再后進(jìn)行的調(diào)質(zhì)處理。該淬火處理的熱處理過程為:將室溫的封頭粗成品在加熱爐中加熱至600°C，并在爐中保溫2小時(shí)后，再以900C/h的加熱速度加溫至935°C，在爐中保溫2小時(shí)后，放入流動(dòng)的水中進(jìn)行快速水冷從而完成淬火處理。淬火處理后將經(jīng)淬火處理后的封頭粗成品在加熱爐中加溫至400°C，在爐中保溫2小時(shí)后，以45°C/h的加熱速度加熱至635°C，仍在爐中保溫6小時(shí)后再空冷至室溫，從而完成對(duì)封頭的性能熱處理。
[0023]成品加工:在上述經(jīng)性能熱處理的封頭粗成品的取樣預(yù)留位置進(jìn)行取樣，并進(jìn)行規(guī)定項(xiàng)目的理化試驗(yàn)，經(jīng)理化試驗(yàn)合格而達(dá)到理化試驗(yàn)技術(shù)條件的封頭粗成品進(jìn)行機(jī)械精加工，以達(dá)到合格封頭的尺寸和形狀要求，從而完成封頭的沖壓加工和熱處理，以形成封頭成品。試驗(yàn)取樣的部分試樣還可以在專用熱處理爐中進(jìn)模擬焊接后熱處理，以確定封頭的焊接質(zhì)量，最后按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行表面清潔和包裝，以避免運(yùn)輸和裝運(yùn)過程中的受損、腐蝕和變形。
[0024]本發(fā)明鍛造成型方法的實(shí)施例二:
該實(shí)施例中仍選用具有圖2、圖3及圖4所示結(jié)構(gòu)形狀的封頭板坯，該封頭板坯材料仍為508—3鋼，但該實(shí)施例中的封頭板坯的外形尺寸和重量均大于實(shí)施例一中的封頭板坯。
[0025]板坯粗加工:首先車削板坯外周以去除板坯毛刺和凹凸面，從而形成圓板狀板坯件;采用銑削等機(jī)加工手段機(jī)削封頭板坯反面的四個(gè)圓臺(tái)的臺(tái)錐面和其端面;采用車削等機(jī)加工手段車削板坯正面，使其在板坯正面形成具有大錐角的圓臺(tái)面，該圓臺(tái)的錐角控制為170° —175°，封頭板坯的板坯主體上大錐角圓臺(tái)面上底直徑Φ I與板坯主體的外徑Φ與比為:Φ I/Φ=1/1.90ο
[0026]板坯加熱:首先將鋼錠送至加熱爐中加熱至620°C，在此溫度下保溫3小時(shí)，第二加熱段以60°C/h的加熱速度加熱至870°C，在此溫度下保溫4小時(shí)，第三加熱段以82°C/h的加熱速度加溫至1170°C，由于鋼錠溫度大于800°C時(shí)，鋼錠已具有一定的塑性，因此本加熱段采用了相對(duì)較快的加熱速度，第四段也以78°C/h的加熱速度加溫至1240°C，鋼錠在此溫度下保溫I小時(shí)而形成鍛造加熱沖壓板坯。
[0027]封頭成型:將加熱沖壓板坯送至帶有中心孔的環(huán)狀模上進(jìn)行沖壓成型，封頭板坯的四個(gè)外凸圓臺(tái)位于環(huán)狀模的中心孔位置，球頭形沖模位于封頭板坯正面圓臺(tái)面的頂端部，球頭沖模沿圓板形的封頭板坯中心線向下沖壓，使封頭板坯上的四個(gè)圓臺(tái)在環(huán)狀模中心孔的空間內(nèi)逐漸下壓并外翻，最終沖壓成球冠狀的半球封頭坯件。
[0028]封頭沖孔:該工序步驟要在四個(gè)外凸圓臺(tái)上沖出對(duì)應(yīng)的孔，首先以對(duì)應(yīng)的圓臺(tái)端面為支承將半球封頭坯件固定于沖壓砧板上，沖桿從上方向下沖壓以完成第一管孔的沖壓，完成第一管孔的沖壓后，再以第二個(gè)圓臺(tái)端面為支承將半球封頭坯件再固定在沖壓砧板上，以沖壓第二個(gè)管孔，以同樣的方法，依次沖壓第一人孔和第二人孔。該工序沖壓的兩個(gè)人孔和兩個(gè)管孔仍均為盲孔。
[0029]沖件熱處理:首先將上述經(jīng)沖壓的鍛件溫度控制至925°C，在保溫爐中保溫8小時(shí)，再空冷至400°C后，仍移至保溫爐中保溫6小時(shí)，再以50°C/h的加熱速度加熱至660°C，并在加熱爐中保溫14小時(shí)后，隨爐冷卻至180 °C出爐空冷至室溫。
[0030]沖件機(jī)加工:對(duì)上述經(jīng)過熱處理的封頭鍛件進(jìn)行機(jī)械加工，形成封頭粗成品。
[0031]性能熱處理:該熱處理包括先行的淬火處理，以及再后進(jìn)行的調(diào)質(zhì)處理。該淬火處理的熱處理過程為:將室溫的封頭粗成品在加熱爐中加熱至600°C，并在爐中保溫3小時(shí)后，再以100°C/h的加熱速度加溫至955°C，在爐中保溫3小時(shí)后，放入流動(dòng)的水中進(jìn)行快速水冷從而完成淬火處理。淬火處理后將經(jīng)淬火處理后的封頭粗成品在加熱爐中加溫至400°C，在爐中保溫3小時(shí)后，以50°C/h的加熱速度加熱至655°C，仍在爐中保溫7小時(shí)后再空冷至室溫O
[0032]成品加工:在上述經(jīng)性能熱處理的封頭粗成品的取樣預(yù)留位置進(jìn)行取樣，并進(jìn)行規(guī)定項(xiàng)目的理化試驗(yàn)，經(jīng)理化試驗(yàn)合格而達(dá)到理化試驗(yàn)技術(shù)條件的封頭粗成品進(jìn)行機(jī)械精加工，以達(dá)到合格封頭的尺寸和形狀要求，形成封頭成品。
[0033]在圖2、圖3及圖4所示的封頭板還中，封頭板還包括板還主體I，該板還主體I呈圓板狀結(jié)構(gòu)，該圓板的外徑Φ =2600_。在板還主體I的一面設(shè)置兩個(gè)人孔圓臺(tái)3和兩個(gè)管孔圓臺(tái)2，人孔圓臺(tái)3的外徑為720mm，，人孔圓臺(tái)3的高度為250mm，管孔圓臺(tái)的外徑為430mm，管孔圓臺(tái)2的高度為210mm。板坯主體I上兩個(gè)人孔圓臺(tái)3的位置夾角為90°，該位置夾角為通過兩圓臺(tái)中心線的板坯主體I兩半徑間的夾角。板坯主體I上兩個(gè)管孔圓臺(tái)2的位置夾角為105°，該位置夾角為通過兩該圓臺(tái)中心線的板坯主體I兩半徑間的夾角。相鄰的人孔圓臺(tái)與管孔圓臺(tái)之間的位置夾角為82.5°，該位置夾角為通過人孔圓臺(tái)和管孔圓臺(tái)中心線的板坯主體I兩半徑間的夾角。板坯主體I的另一面為大錐角圓臺(tái)面，該圓臺(tái)面所在的圓臺(tái)錐頂角為172°，即該圓臺(tái)面與圓臺(tái)中心線所構(gòu)成的傾角為86°，圓臺(tái)面的上底直徑Φ l=1400mm。圓臺(tái)面的上底直徑Φ I與板坯主體I的外徑Φ之比Φ I/Φ應(yīng)控制在1/(1.80—1.90)之間，以便于沖壓成球冠型，且能保留截取試樣的余量，同樣板坯主體I的外徑Φ應(yīng)為封頭成品球冠半徑R 的 3倍，優(yōu)選地 Φ=(2.8—3.2)R。
[0034]圖5示出了本發(fā)明用于封頭沖壓成型的環(huán)狀模的結(jié)構(gòu)示意圖，該環(huán)狀模包括環(huán)模主體4，環(huán)模主體4呈圓環(huán)狀，其外環(huán)面為圓柱面，環(huán)模主體4中心位置設(shè)有成型孔4，成型孔4的內(nèi)孔面為圓弧面，該圓弧面有利于引導(dǎo)封頭板坯的均勻沖壓成型，并且減少?zèng)_壓阻力。
[0035]圖6示出了沖壓成型的封頭粗成品及其試驗(yàn)取樣圖，該封頭粗成品包括呈半球冠狀的粗成品本體6，以及與粗成品本體6連為一體的口端圓環(huán)部，在口端截取試樣時(shí)，為了保證試樣試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)先截取并剔除口端截除環(huán)8，在截取口端截除環(huán)8后再截得口端試環(huán)7。同理在管孔座上也應(yīng)先截取并剔除管孔端截除環(huán)10后，再截得管孔端試環(huán)9;同樣在人孔座上也是先截取并剔除人孔端截除環(huán)12后，再截得人孔端試環(huán)11，并在試樣環(huán)上按取樣規(guī)范截取若干個(gè)試樣，以檢測(cè)材料成份、金屬組織現(xiàn)狀和力學(xué)性能指標(biāo)，從而使得這些試環(huán)能夠準(zhǔn)確地反映粗成品本體的金屬組織和力學(xué)性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種核電用壓力容器一體化封頭沖壓成型方法，其特征在于:該一體化封頭沖壓成型方法包括以下步驟: 板坯粗加工:對(duì)封頭板坯進(jìn)行機(jī)加工，去除封頭板坯的毛刺和凹凸面，使封頭板坯正面的大錐角圓臺(tái)面、封頭板坯反面的四個(gè)圓臺(tái)表面平整； 板坯加熱:將上述經(jīng)粗加工的封頭板坯送至加熱爐中加熱至580°C — 620°C，保溫3小時(shí)，再以55°C/ h—60°C/ h的加熱速度加熱至830°C —870°C，保溫4小時(shí);再以78°C/ h—82°C/ h加熱速度加熱至1130°C—1170°C，保溫4小時(shí);再以78°C/ h—82°C/ h加熱速度加熱至 1210°C—1240°C，保溫 I 小時(shí)； 封頭成型:將上述封頭板坯移至帶有中心孔的環(huán)狀模進(jìn)行沖壓成型，封頭板坯反面的四個(gè)圓臺(tái)位于環(huán)狀模的中心孔位置，球頭沖模位于封頭板坯正面的大錐角圓臺(tái)面向下沖壓，以形成半球封頭還件； 封頭沖孔:以對(duì)應(yīng)沖孔的圓臺(tái)端面為支承面將上述半球封頭坯件放于沖壓砧板上，沖桿從上方向下依次沖壓對(duì)應(yīng)孔，從而形成具有兩個(gè)人孔和兩個(gè)管孔的封頭沖壓件； 沖件熱處理:將上述封頭沖壓件溫度控制至905°C —925°C，保溫6—8小時(shí)，再空冷至300°C —400°C，保溫4一6小時(shí)后，再以45°C/ h — 50°C/ h的加熱速度加熱至640°C — 6600C，保溫12—14小時(shí)，爐冷至180 °C時(shí)出爐空冷； 沖件機(jī)加工:對(duì)上述經(jīng)熱處理的封頭沖壓件進(jìn)行機(jī)加工成封頭粗成品； 性能熱處理:對(duì)封頭粗成品先進(jìn)行淬火處理，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，該淬火處理工藝為:將封頭粗成品加溫至600°C后保溫2-3小時(shí)，再以90°C/ h—100C/ h加溫至935°C —955°C，保溫2—3小時(shí)后水冷;將經(jīng)淬火處理后的封頭粗成品加溫至400°C，保溫2—3小時(shí)，再以45°C/h—50°C/ h的加溫速度加熱至635°C —655°C，保溫6—7小時(shí)后空冷至室溫，以完成調(diào)質(zhì)熱處理； 成品加工:對(duì)上述經(jīng)性能熱處理的封頭粗成品進(jìn)行取樣，并對(duì)試樣進(jìn)行理化試驗(yàn)，將達(dá)到理化試驗(yàn)技術(shù)條件的封頭粗成品進(jìn)行機(jī)加工至合格的封頭成品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體式封頭沖壓成型方法，其特征在于:所述封頭板坯呈圓板狀結(jié)構(gòu)，在該封頭板坯的板坯主體(I) 一面設(shè)有兩個(gè)人孔圓臺(tái)(3)和兩個(gè)管孔圓臺(tái)(2)，板坯主體(I)的另一面為大錐角圓臺(tái)面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的整體式封頭沖壓成型方法，其特征在于:所述板坯主體(I)上的大錐角圓臺(tái)面的圓臺(tái)錐角為170°-175°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體式封頭沖壓成型方法，其特征在于:所述環(huán)狀模的環(huán)模主體(4)外環(huán)面為圓柱面，環(huán)模主體(4)的內(nèi)環(huán)截面為弧形面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體式封頭沖壓成型方法，其特征在于:所述封頭沖壓件上的兩個(gè)人孔和和兩個(gè)管孔均為盲孔。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體式封頭沖壓成型方法，其特征在于:所述封頭粗成品帶有加工余量。
【文檔編號(hào)】B21D51/44GK106064215SQ201610386113
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日 公開號(hào)201610386113.9, CN 106064215 A, CN 106064215A, CN 201610386113, CN-A-106064215, CN106064215 A, CN106064215A, CN201610386113, CN201610386113.9
【發(fā)明人】馬武江, 王興中, 周怡君, 周佳愷, 鄧春華, 任茂榮
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