[实用新型]组合成型模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制作弯管的模具，尤其是涉及一种用于制作形位尺寸要求高的弯管的组合成型模具。

背景技术

随着技术的进步，在一些重大的工程中，需要制作一些形位尺寸要求高的零部件，例如新设计的第三代先进大型AP1000压水堆核电站中主管道热段弯管等。该主管道热段弯管由原来的不锈钢分段铸件(直管采用离心铸造和弯头采用普通铸造)焊接改成不锈钢整锻带管嘴一体化，并将分段的直管、弯头、管嘴设计成了一体化锻件，加大了制造的难度。AP1000反应堆目前还没有在建机组，我国率先起动这一机型，主管道热段弯管也要求是整锻式并带管嘴，因形状复杂，制造难度非常大，提供的制造方案是整体锻造后用机械加工的方法加工而成。锻件所需的不锈钢锭达到150吨，而且，管内孔几乎难于用机械的方法加工而成，锻件的组织和性能也难于保证。

目前国内外对AP1000主管道热段弯管都还没有成熟的制造技术，它是超低碳不锈钢大锻件(316LN)，类似的产品世界上都很少，因此，在冶炼、锻造、弯曲成型、机加工等工序上都有较多的技术难点。热段弯管一端直管长度2235mm，另一端直管长度1234mm，中间为1.5D弯曲半径弯管，并在靠近弯曲部位处有两个一体化管嘴如图1～4所示。该热段弯管的外径为952.5mm，内径为787.4mm，弯曲段的弯曲角度为56.4°，其技术要求是：弯曲部位不圆度≤4％，弯曲背弧减薄量≤12.5％，名义壁厚82.55mm，最小壁厚72.2mm。

上述热段弯管加工成型的技术难点在于：

1、弯曲半径为1.5D两端带直管的弯曲。

弯头的弯曲半径为1D～1.5D，两端不带直管段，弯管才带直管段。弯头的制造工艺有两种，一是压制成型，二是热推制成型。弯管的制造工艺是中频感应加热弯管，弯管的弯曲半径一般≥3D，若弯曲半径小于3D，弯曲部位的椭圆度和减薄量会激烈增大，当弯曲半径为1.5D时，弯管背弧的减薄量高达25％，椭圆度≈15％。

模压成型弯头，它的坯料的轮廓形状是梯形。梯形底边长度为弯头外弧线的展开长度，梯形顶边长度为弯头内弧线的展开长度。弯曲成型时，坯料在内外模的作用下弯曲成型。图10是1.5D长半径弯头压制成型原理图，图11是1.5D长半径弯头坯料图。图10中所示的是是弯头压制成型的常用工艺，这种弯管方式，它的芯模填充管体内空间的填充率一般只有80％左右，这里的填充率为芯模体积与管内空间体积之比。因此，产品弯曲部位的椭圆度大约有15％，同时由于弯曲段芯模之间的间隙较大，弯管的弯曲部位容易出现竹节和皱褶。

两边带直管后，坯料就不能制作成梯形，只能做成直管形状。弯曲时内弧金属只能压缩，外弧金属只能拉伸，当不采取措施时，外弧的减薄高达33％。因此，两端带直管且弯曲半径R＝1.5D的弯管的弯曲难度很大。

2、靠近弯曲部位处分别带有两个管嘴。

管嘴与弯管一体化后，给压制模具的设计增加了很大难度，而且使成型时内管嘴部位的金属得不到均匀压缩，不对称的外管嘴部位阻止了拉伸时金属的流动补充。

另外，在船舶制造、冶金、化工等行业中，也会遇到一些类似的对形位尺寸要求高的弯管的制作难题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种满足形位尺寸要求高的弯管制作的组合成型模具。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：组合成型模具，包括上模、下模和芯模，芯模采用金属制作，其特征是：芯模填充管体内空间的填充率大于95％，其中，填充率为芯模体积与管内空间体积之比。

作为优先的技术方案，芯模填充主管道热段弯管的管体的管内空间的体积为97.5％。

上述技术方案中，芯模包括多块上芯模、多块下芯模和多个楔子构成，楔子设置于上芯模与下芯模之间且楔子的宽度与管体内孔的直径相适配，楔子的轴线处于管体内孔的轴线上，上芯模、下芯模和楔子的数量相等，位置对应处的上芯模、下芯模和楔子在管体内孔轴线上的长度相适配。

上述技术方案中，弯曲段下芯模包括凸型下芯模和凹型下芯模，凸型下芯模的肩部平面上设置有轴向的凸块，凹型下芯模的肩部平面上设置有轴向的凹槽，相邻的凸型下芯模与凹型下芯模的肩部平面相互平面接触且凸块与凹槽配合形成周向定位结构；多块凸型下芯模和凹型下芯模间隔叠置排列且叠置后的长度与管体的弯曲段的内孔轴线弧长相适配。

作为对上述技术方案的进一步优化，多块弯曲段下芯模之间设置有周向定位结构。