[发明专利]超大型带直段锥筒锻件及其成形方法

说明书

本发明提供了一种超大型带直段锥筒锻件及其成形方法，涉及锻造成形技术领域，所述成形方法，包括如下步骤：镦粗冲孔；芯棒拔长；预扩孔、平端面；专用收口套拔长；专用辅具扩孔成形。本发明通过成形一体化方式将锥筒段及两端直段同时锻出，最大限度的保留纤维流线，在提高材料利用率的同时，保证了锻件的力学性能及疲劳性能，提高了锻件的服役稳定性。本发明还通过精确计算，提高仿形式锻造的成品率，通过专用辅具扩孔装卸垫片高度尺寸变化与锻造变形率之间的关系控制大小两端外圆变形速率和变形量，进一步精确锻造工艺，提高锻造超大型带直段锥筒锻件的成品率。

技术领域

本发明涉及锻造成形技术领域，具体而言，涉及一种超大型带直段锥筒锻件及其成形方法。

背景技术

核电，石化，深海容器等领域所用超大型压力容器中常出现两端带直段的锥筒锻件，这类锻件尺寸超大，且两端直径不同，属于超大型复杂异形锻件，除此之外为便于与邻近筒体进行焊接，此类锥筒锻件两端均带有一定长度直段，且要求热处理性能试料需取自直段延长段，这又增加了锻件直段的长度，给锻造厂的自由锻生产带来了极大困难。

然而，目前采用的仿形式锻造带直段锥筒锻件，由于锻造成形过程复杂，且其锻造要点掌握不准确，常出现由于锻造完成后，锻件存在大小端不同心，壁厚不均，以及喇叭口等尺寸问题，造成了较高的锻造废品率。

发明内容

本发明解决的问题是仿形式锻造要点掌握不准确及废品率高的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种超大型带直段锥筒锻件的成形方法，包括如下步骤：

步骤S1：镦粗冲孔：将坯料进行镦粗后对中冲孔，形成通孔；

步骤S2：芯棒拔长：将芯棒插入所述坯料的通孔中进行拔长锻压；

步骤S3：预扩孔、平端面：将扩孔棒芯插入所述通孔内均匀扩孔，并镦粗形成端面平齐的筒形坯料；

步骤S4：专用收口套拔长：将专用收口套穿入所述筒形坯料并与大端卡子定位，随后用辅具收口并拔长出两端带直段的锥形坯料，根据所述坯料及锻件成品斜段轮廓的内外径轨迹的斜率不变和体积不变原则，计算出所述锥形坯料斜段的轮廓尺寸，根据锥形坯料斜段的轮廓尺寸进行锻造；

步骤S5：专用辅具扩孔成形：通过专用锤头以及两个活动马架配合进行扩孔锻造成形，得到超大型带直段锥筒锻件；其中，通过计算成形过程中装卸垫片的高度来调整所述活动马架高度，控制大小两端外圆变形速率和变形量。

进一步地，所述锥形坯料斜段的轮廓尺寸根据所述坯料及锻件成品斜段轮廓的内外径轨迹的斜率不变和体积不变原则，计算方法为：

设所述锥形坯料内孔斜段处理为处于平面坐标系第一象限过(0,r)的一元一次方程y＝ax+b，其中r为所述锥形坯料小端内孔半径，所述锥形坯料高度为H，所述锥形坯料外径轨迹设为y’＝f(x)，由于所述锥形坯料扩孔过程中保持均匀变形，所以成品内外径轨迹斜率不变，可分别设为y＝ax+f，y＝ax+d；由体积不变原则：

当x＝0时，y’²＝-(f²-b²-d²)＝r_坯²+R_成²-r_成²＝R_坯²

y′＝R_坯

即：y’²-(ax+b+d-c)²＝2bd-2cd-2cb

设：2bd-2fd-2fb＝-M²，b+d-f＝N