本發(fā)明涉及一種核電管板鍛件的胎模成形方法。

背景技術(shù)：

1、管板是蒸汽發(fā)生器、換熱器、鍋爐、壓力容器、汽輪機、大型中央空調(diào)等化工容器中的核心組件，主要承擔(dān)著支撐和固定管子及密封介質(zhì)的重任。在核電領(lǐng)域，管板一般應(yīng)用于蒸汽發(fā)生器設(shè)備，作為支撐u型換熱管的關(guān)鍵部分，發(fā)揮著保障一回路與二回路屏障功能的關(guān)鍵作用。蒸汽發(fā)生器管板具有特定的外形設(shè)計，呈現(xiàn)為兩端帶有凸緣的餅狀結(jié)構(gòu)，通常采用低合金鋼材料制造，其壁厚通常不小于200mm。然而，在鍛造過程中，若控制不當(dāng)，易導(dǎo)致中心疏松、密集型缺陷等質(zhì)量問題，進而可能引發(fā)產(chǎn)品報廢，因此，管板鍛件的質(zhì)量控制一直是核電鍛件制造領(lǐng)域面臨的技術(shù)難點之一。

2、近年來，隨著核電技術(shù)的不斷進步，新一代核電技術(shù)如高溫氣冷堆、鈉快冷堆等第四代核電機組，提出了采用不銹鋼、鎳基高溫合金等特種材料作為管板材料的創(chuàng)新方案。然而，由于這些特種材料的成本較高，對管板制造的尺寸精度和良品率也提出了更高的要求，這無疑增加了管板制造的技術(shù)難度和質(zhì)量控制挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于目前核電管板存在的上述不足，本發(fā)明提供一種核電管板的胎模成形方法，通過采用具有約束作用的模具進行鍛件成型，可以顯著提升胎模的壓實效果，有效減少胎模中心疏松、密集等缺陷的產(chǎn)生，并確保胎模尺寸更加精確。

2、為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案：

3、一種核電管板的胎模成形方法，所述胎模成形方法包括以下步驟：

4、通過仿真技術(shù)設(shè)計并制造模具及確定鍛件成型工藝；所述模具包括外環(huán)模和上墊板；

5、對金屬錠進行鐓粗和拔長鍛造成坯料；

6、將所述坯料置于所述外環(huán)模內(nèi)，采用壓機上平砧反復(fù)下壓至坯料充滿外環(huán)模內(nèi)腔形成鍛坯，將上墊板置于所述鍛坯上，且所述上墊板與所述鍛坯對中，采用壓機上平砧對準上墊板反復(fù)下壓，直至上墊板上端面與所述鍛坯齊平，形成鍛件；

7、將鍛件和模具分離。

8、依照本發(fā)明的一個方面，所述胎模成形方法還包括以下步驟：對鍛件進行熱處理前粗加工和對鍛件進行性能熱處理。

9、依照本發(fā)明的一個方面，所述性能熱處理為固溶熱處理，所述固溶熱處理溫度為1050-1100℃，所述性能熱處理過程中，保溫結(jié)束后快速冷卻。

10、依照本發(fā)明的一個方面，所述性能熱處理包括低溫預(yù)熱、中溫預(yù)熱和高溫快速加熱。

11、依照本發(fā)明的一個方面，所述低溫預(yù)熱溫度為600℃，所述中溫預(yù)熱溫度為900℃，所述高溫快速加熱溫度為1050-1100℃。

12、依照本發(fā)明的一個方面，對鍛件進行性能熱處理后執(zhí)行以下步驟：進行理化檢測。

13、依照本發(fā)明的一個方面，所述外環(huán)模和上墊板的斜度均為3度至8度，所述斜度為外環(huán)模內(nèi)側(cè)壁或上墊板側(cè)壁與垂直方向的夾角。

14、依照本發(fā)明的一個方面，所述胎模成形方法還包括以下步驟：對鍛件進行機加工。

15、依照本發(fā)明的一個方面，所述胎模成形方法的步驟還包括以下步驟：對機加工后的鍛件進行成品檢測，所述成品檢測采用液體滲透監(jiān)測和全體超聲波檢測。

16、依照本發(fā)明的一個方面，所述熱鍛制坯分三火次進行，第一火次：將金屬錠進行拔長、倒棱，熱切下料；第二火次：對坯料進行大變形量的墩粗、拔長，打碎晶粒；第三火次：進行第二次墩粗、拔長，進一步細化晶粒。

17、依照本發(fā)明的一個方面，所述仿真技術(shù)為采用計算機模擬和數(shù)值分析方法，用以預(yù)測鍛造過程，所述模擬和數(shù)值分析包括金屬材料的流動、應(yīng)力應(yīng)變分布、溫度變化和模具受力。

18、依照本發(fā)明的一個方面，所述仿真技術(shù)的模擬方法包括如下步驟：根據(jù)核電管板和模具形狀，建立幾何模型，所述幾何模型包括核電管板的初始形狀、模具的型腔形狀、上墊板形狀、加熱裝置和冷卻系統(tǒng)；根據(jù)核電管板采用的材料建立材料模型；將幾何模型進行網(wǎng)格劃分；設(shè)置加載和邊界條件；進行數(shù)值求解；對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，并根據(jù)分析結(jié)果，對工藝參數(shù)、模具設(shè)計和鍛件成型工藝進行優(yōu)化。

19、本發(fā)明實施的優(yōu)點：通過熱處理前粗加工，可以控制鍛件的尺寸精度更為精細；通過三次熱鍛制坯和性能熱處理工藝，能夠有效保留金屬材料較細的晶粒度，從而提升其整體性能表現(xiàn)；通過理化檢測能夠確保材料和胎模的優(yōu)質(zhì)可靠，從而有效提升材料的利用率，實現(xiàn)資源的高效利用；通過采用具有約束作用的模具進行鍛件成型，可實現(xiàn)優(yōu)異的壓實效果，顯著減少鍛件中心疏松、密集等質(zhì)量缺陷的發(fā)生。本發(fā)明的核電管板的胎模成形方法通過采用具有約束作用的模具進行鍛件成型，可以顯著提升胎模的壓實效果，有效減少胎模中心疏松、密集等缺陷的產(chǎn)生，并確保胎模尺寸更加精確，實現(xiàn)對材料余量的精準控制，從而有效縮減生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

技術(shù)特征：

1.一種核電管板的胎模成形方法，其特征在于，所述胎模成形方法包括以下步驟：

2.在根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電管板的胎模成形方法，其特征在于，所述胎模成形方法還包括以下步驟：對鍛件進行熱處理前粗加工和對鍛件進行性能熱處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核電管板的胎模成形方法，其特征在于，所述性能熱處理為固溶熱處理，所述固溶熱處理溫度為1050-1100℃，所述性能熱處理過程中，保溫結(jié)束后快速冷卻。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核電管板的胎模成形方法，其特征在于，所述性能熱處理包括低溫預(yù)熱、中溫預(yù)熱和高溫快速加熱。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的核電管板的胎模成形方法，其特征在于，所述低溫預(yù)熱溫度為600℃，所述中溫預(yù)熱溫度為900℃，所述高溫快速加熱溫度為1050-1100℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核電管板的胎模成形方法，其特征在于，對鍛件進行性能熱處理后執(zhí)行以下步驟：進行理化檢測。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電管板的胎模成形方法，其特征在于，所述外環(huán)模和上墊板的斜度均為3度至8度，所述斜度為外環(huán)模內(nèi)側(cè)壁或上墊板側(cè)壁與垂直方向的夾角。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電管板的胎模成形方法，其特征在于，所述胎模成形方法還包括以下步驟：對鍛件進行機加工。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的核電管板的胎模成形方法，其特征在于，所述胎模成形方法的步驟還包括以下步驟：對機加工后的鍛件進行成品檢測，所述成品檢測采用液體滲透監(jiān)測和全體超聲波檢測。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一所述的核電管板的胎模成形方法，其特征在于，所述對金屬錠進行鐓粗和拔長鍛造成坯料分三火次進行，第一火次：將金屬錠進行拔長、倒棱，熱切下料；第二火次：對坯料進行大變形量的墩粗、拔長，打碎晶粒；第三火次：進行第二次墩粗、拔長，進一步細化晶粒。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種核電管板的胎模成形方法，所述胎模成形方法包括以下步驟：通過仿真技術(shù)設(shè)計并制造模具及確定鍛件成型工藝；所述模具包括外環(huán)模和上墊板；對金屬錠進行鐓粗和拔長鍛造成坯料；胎膜成形：將所述坯料置于所述外環(huán)模內(nèi)，采用壓機上平砧反復(fù)下壓至坯料充滿外環(huán)模內(nèi)腔形成鍛坯，將上墊板置于所述鍛坯上，且所述上墊板與所述鍛坯對中，采用壓機上平砧對準上墊板反復(fù)下壓，直至上墊板上端面與所述鍛坯齊平，形成鍛件；將鍛件和模具分離。本發(fā)明提供的核電管板的胎模成形方法通過采用具有約束作用的模具進行鍛件成型，可以顯著提升胎模的壓實效果，有效減少胎模中心疏松、密集等缺陷的產(chǎn)生，并確保胎模尺寸更加精確。

技術(shù)研發(fā)人員：何龍,李志坤,林廷,夏晟杰,王元華
受保護的技術(shù)使用者：上海新閔新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14