專利類型 | 發(fā)明公開 | 法律事件 | 公開; 實質(zhì)審查; |
專利有效性 | 實質(zhì)審查 | 當前狀態(tài) | 實質(zhì)審查 |
申請?zhí)?/td> | CN202411645703.X | 申請日 | 2024-11-18 |
公開(公告)號 | CN119500960A | 公開(公告)日 | 2025-02-25 |
申請人 | 上海電氣上重鑄鍛有限公司; 上海電機學院; | 申請人類型 | 企業(yè) |
發(fā)明人 | 楊航; 艾海昆; 鄧科偉; 李天豪; 陳東升; 張智峰; 陶志勇; 李榮斌; | 第一發(fā)明人 | 楊航 |
權(quán)利人 | 上海電氣上重鑄鍛有限公司,上海電機學院 | 權(quán)利人類型 | 企業(yè) |
當前權(quán)利人 | 上海電氣上重鑄鍛有限公司,上海電機學院 | 當前權(quán)利人類型 | 企業(yè) |
省份 | 當前專利權(quán)人所在省份:上海市 | 城市 | 當前專利權(quán)人所在城市:上海市閔行區(qū) |
具體地址 | 當前專利權(quán)人所在詳細地址:上海市閔行區(qū)江川路1800號207幢 | 郵編 | 當前專利權(quán)人郵編:200245 |
主IPC國際分類 | B21K1/16 | 所有IPC國際分類 | B21K1/16 ; B21J5/00 ; B21J5/02 ; B21J13/02 ; B21K29/00 |
專利引用數(shù)量 | 0 | 專利被引用數(shù)量 | 0 |
專利權(quán)利要求數(shù)量 | 5 | 專利文獻類型 | A |
專利代理機構(gòu) | 上海塔科專利代理事務(wù)所 | 專利代理人 | 李韶娟; |
摘要 | 本 發(fā)明 提供一種L型不銹 鋼 主 泵 接管大鍛件形性協(xié)同控制 鍛造 方法。所述方法包括:準備工裝輔具,包括平底上模、仿形下模、仿形上模和芯棒,仿形下模具有V型的模腔,仿形上模呈V型;在鋼錠鐓粗 變形 量≥50%、拔長時每砧變形量≥15%、每火次鍛造 溫度 為1150℃~1240℃且鍛造時長不超過20min的鍛造條件下獲取方形的坯料1;利用仿形下模和平底上模對坯料1進行壓平增厚,得到一側(cè)為平面且另一側(cè)兩邊夾 角 為直角的坯料2;利用仿形上模與仿形下模對坯料2進行 沖壓 成形以得到坯料3,坯料3用于提供兩支管過渡區(qū)域及支管大身;保持仿形上模與仿形下模的合模狀態(tài),利用芯棒限制坯料3移動,以分別對兩支管端部進行平整處理,得到L型 不銹鋼 主泵接管大鍛件。根據(jù)本發(fā)明,能夠解決現(xiàn)有L型不銹鋼主泵接管大鍛件的仿形成形問題和晶粒均勻性問題。 | ||
權(quán)利要求 | 1.一種L型不銹鋼主泵接管大鍛件形性協(xié)同控制鍛造方法,其特征在于,包括: |
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說明書全文 | 一種L型不銹鋼主泵接管大鍛件形性協(xié)同控制鍛造方法技術(shù)領(lǐng)域背景技術(shù)[0002] 主泵接管是核反應(yīng)堆壓力容器與主泵之間的連接紐帶,進而在反應(yīng)堆內(nèi)形成一個完整的回路,其主要作用是輸送流體和熱量。主泵接管與壓力容器筒體的連接部位是反應(yīng)堆壓力容器的薄弱環(huán)節(jié),也是評價其安全性的關(guān)鍵部位,因此主泵接管要求其具有可靠的安全質(zhì)量。 [0003] 主泵接管為復(fù)雜異形類鍛件,兩支管相貫形成直角過渡區(qū)域,其一側(cè)支管直徑超過了500mm,支管長度可達1000mm。針對L型主泵接管結(jié)構(gòu)特點,以往的鍛造方案多采用拔長分料成形,僅對兩支管相貫形成的直角過渡區(qū)域進行仿形,沒有對支管進行成形,如圖10所示。拔長分料成形后鍛件重8.0t,而產(chǎn)品粗加工重僅占鍛件重的31%,材料利用率低且大大增加了機加工工作量及加工周期。隨著市場競爭越發(fā)激烈,原有的成形方案已無法滿足市場對主泵接管產(chǎn)品生產(chǎn)成本及周期控制的要求,利用模鍛實現(xiàn)主泵接管的近凈成形也將成為生產(chǎn)的趨勢。而對于單側(cè)支管長度可達1000mm,支管直徑D≥Φ500mm的大型主泵接管,塑性變形過程中坯料在其直角過渡區(qū)域與向兩支管端部流動時阻力大,容易產(chǎn)生缺量等鍛造缺陷,需要增加返修等工序保證鍛件成形。因此,急需針對主泵接管鍛件開發(fā)基于一體化異形鍛件近尺寸仿形鍛造成形工藝,實現(xiàn)近凈成形,解決主泵接管鍛件鍛造成形的技術(shù)難點。 [0004] 此外,主泵接管鍛件材質(zhì)為超低碳奧氏體不銹鋼,由于其材料特性不會發(fā)生相變,難以通過固溶等熱處理工藝有效改善產(chǎn)品晶粒度,而晶粒度是影響材料性能的主要因素之一,晶粒粗大會劇烈惡化材料性能,導(dǎo)致產(chǎn)品易發(fā)生早期失效,造成重大安全事故。因此對于主泵接管鍛件,為了保證產(chǎn)品質(zhì)量與性能,提高其安全可靠性,必須要在鍛造過程中對晶粒度進行有效的控制。 發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有L型不銹鋼主泵接管大鍛件(支管直徑D≥Φ500mm,單側(cè)支管長度≥1000mm)的仿形成形問題和晶粒均勻性問題。 [0006] 為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種L型不銹鋼主泵接管大鍛件形性協(xié)同控制鍛造方法,該方法包括以下步驟: [0007] 準備工裝輔具,所述工裝輔具包括平底上模、仿形下模、仿形上模和芯棒,所述仿形下模具有V型的模腔,所述仿形上模呈V型; [0008] 在鋼錠鐓粗變形量≥50%、拔長時每砧變形量≥15%、每火次鍛造溫度為1150℃~1240℃且鍛造時長不超過20min的鍛造條件下獲取方形的坯料1; [0009] 利用所述仿形下模和所述平底上模對所述坯料1進行壓平增厚,得到一側(cè)為平面且另一側(cè)兩邊夾角為直角的坯料2; [0010] 利用所述仿形上模與所述仿形下模對所述坯料2進行沖壓成形以得到坯料3,所述坯料3用于提供兩支管過渡區(qū)域及支管大身; [0011] 保持所述仿形上模與所述仿形下模的合模狀態(tài),利用所述芯棒限制所述坯料3移動,以分別對兩支管端部進行平整處理,得到所述L型不銹鋼主泵接管大鍛件。 [0012] 作為可選的是,所述坯料1的尺寸基于以下公式確定: [0013] [0014] t1=a?(40~60)????(2) [0015] [0016] 上式中,L1為坯料1的長度,V坯料1為坯料1的體積,t1為坯料1的厚度,a為L型不銹鋼主泵接管大鍛件支管部分的直徑,V鍛件為L型不銹鋼主泵接管大鍛件的體積。 [0017] 作為可選的是,所述利用所述仿形下模和所述平底上模對所述坯料1進行壓平增厚,得到一側(cè)為平面且另一側(cè)兩邊夾角為直角的坯料2進一步包括以下步驟: [0018] 將所述坯料1順時針旋轉(zhuǎn)45°后放置于所述仿形下模的模腔內(nèi),所述模腔的厚度與鍛件支管直徑相同,所述仿形下模的內(nèi)圓弧半徑與鍛件圓弧半徑相同; [0020] 作為可選的是,所述利用所述仿形上模與所述仿形下模對所述坯料2進行沖壓成形以得到坯料3具體為: [0021] 將所述坯料2保持在所述仿形下模的模腔內(nèi),更換仿形上模,將所述仿形上模與所述仿形下模對中后對所述坯料2進行沖壓,壓下量=H2?a?(60~70),使得L型不銹鋼主泵接管大鍛件的兩支管過渡區(qū)域及大身成形。 [0022] 作為可選的是,所述L型不銹鋼主泵接管大鍛件形性協(xié)同控制鍛造方法還包括以下步驟: [0023] 在對所述坯料3的兩支管端部進行平整處理以得到L型不銹鋼主泵接管大鍛件之后,將所述L型不銹鋼主泵接管大鍛件入水冷卻,轉(zhuǎn)移入水時間≤5min。 [0024] 本發(fā)明的有益效果在于: [0025] 本發(fā)明提供了一種L型不銹鋼主泵接管大鍛件形性協(xié)同控制鍛造方法,通過相應(yīng)成形方案和工裝設(shè)計方案,采用萬噸壓機并裝配相應(yīng)工裝輔具,借助自由鍛與模鍛的方式,解決L型不銹鋼主泵接管大鍛件的晶粒均勻性問題與仿形成形問題,在滿足鍛件尺寸要求的同時達到鍛件全截面晶粒度≥3級,滿足了對L型不銹鋼主泵接管大鍛件控形控性的需求。 [0026] 本發(fā)明首先通過保證高溫+大變形鍛造技術(shù),打碎柱狀晶、改善宏觀偏析、破碎鑄態(tài)組織,細化晶粒并得到均勻的鍛態(tài)組織。同時解決了L型主泵接管鍛件兩支管相貫形成的直角過渡區(qū)域與支管仿形鍛造成形困難的鍛造問題。鍛件重量僅為6.9t,與之前方案相比,鍛件重量降低了14%,提高了產(chǎn)品利用率,并間接減少了機加工工序工作量和周期,整體降低了制造成本。預(yù)制方形坯料可以有效降低L型主泵接管鍛件兩支管相貫形成的直角過渡區(qū)域的成型難度。通過壓平增厚可以為后續(xù)支管壓型成型做準備,為支管大身仿形成型提供了條件。通過借助上下模具的仿形,支管大身金屬流動呈流線型曲線,力學性能更優(yōu)。最后通過利用芯棒在上下模具合模狀態(tài)時對端部平整,可以有效地降低支管長度方向的余量,從而降低鍛件重量,提高鍛件的仿形程度。 [0028] 本發(fā)明可以通過參考下文中結(jié)合附圖所做出的描述而得到更好的理解,其中在所有附圖中使用了相同或相似的附圖標記來表示相同或者相似的部件。 [0030] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的L型不銹鋼主泵接管大鍛件的結(jié)構(gòu)示意圖; [0031] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的坯料1的尺寸示意圖; [0032] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的平底上模的結(jié)構(gòu)示意圖; [0033] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的仿形下模的零件示意圖; [0034] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的仿形下模的裝配示意圖; [0035] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的坯料2的尺寸示意圖; [0036] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的仿形上模的結(jié)構(gòu)示意圖; [0037] 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的坯料3的尺寸示意圖; [0038] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的背景技術(shù)的L型不銹鋼主泵接管大鍛件拔長分料成形方案示意圖; [0039] 圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的L型不銹鋼主泵接管大鍛件成品晶粒度金相圖。 具體實施方式[0040] 為了使所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更充分地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,在下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的示例性的實施方式進行更為全面且詳細的描述。顯然地,以下描述的本發(fā)明的一個或者多個實施方式僅僅是能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案的具體方式中的一種或者多種,并非窮舉。應(yīng)當理解的是,可以采用屬于一個總的發(fā)明構(gòu)思的其他方式來實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案,而不應(yīng)當被示例性描述的實施方式所限制?;诒景l(fā)明的一個或多個實施方式,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施方式,都應(yīng)當屬于本發(fā)明保護的范圍。 [0041] 實施例:圖1示出了本發(fā)明實施例的L型不銹鋼主泵接管大鍛件形性協(xié)同控制鍛造方法的實現(xiàn)流程圖,圖2示出了本發(fā)明實施例的L型不銹鋼主泵接管大鍛件的結(jié)構(gòu)示意圖。 [0042] 參照圖1和圖2,本發(fā)明實施例的L型不銹鋼主泵接管大鍛件形性協(xié)同控制鍛造方法包括以下步驟: [0043] 步驟S100、準備工裝輔具,工裝輔具包括平底上模、仿形下模、仿形上模和芯棒,仿形下模具有V型的模腔,仿形上模呈V型; [0044] 步驟S200、在鋼錠鐓粗變形量≥50%、拔長時每砧變形量≥15%、每火次鍛造溫度為1150℃~1240℃且鍛造時長不超過20min的鍛造條件下獲取方形的坯料1; [0045] 步驟S300、利用仿形下模和平底上模對坯料1進行壓平增厚,得到一側(cè)為平面且另一側(cè)兩邊夾角為直角的坯料2; [0046] 步驟S400、利用仿形上模與仿形下模對坯料2進行沖壓成形以得到坯料3,坯料3用于提供兩支管過渡區(qū)域及支管大身; [0047] 步驟S500、保持仿形上模與仿形下模的合模狀態(tài),利用芯棒限制坯料3移動,以分別對兩支管端部進行平整處理,得到L型不銹鋼主泵接管大鍛件。 [0048] 具體地,本發(fā)明實施例中,準備工裝輔具包括但不限于以下幾種: [0049] 平底上模,即與仿形下模配合對方形的坯料1進行壓平增厚的上模,如圖4所示。 [0051] 仿形上模,即對L型不銹鋼主泵接管大鍛件的外形進行仿形的上模,如圖8所示。 [0052] 芯棒,即對坯料3的端部進行平整處理的柱狀芯棒。 [0053] 本發(fā)明實施例中,通過步驟S200鍛造出方形的坯料1。具體地,通過常規(guī)鐓粗、拔長等鍛造方法預(yù)制組織均勻、致密的方形坯料,如圖3所示。要求鋼錠鐓粗變形量≥50%,拔長時每砧變形量≥15%,每火次鍛造溫度為1150℃~1240℃,鍛造時長(從出爐開始鍛造到鍛造結(jié)束回爐)不超過20min。通過鐓粗、拔長等工序使坯料具有足夠的鍛造比,以保證坯料的整體壓實。通過高溫+大變形量,充分有效地壓實破碎鋼錠內(nèi)部鑄態(tài)枝晶,實現(xiàn)鋼坯內(nèi)部晶粒整體細化。 [0054] 坯料1的尺寸可以通過公式(1)(2)(3)計算得出: [0055] [0056] t1=a?(40~60)????(2) [0057] [0058] 上式中,L1為坯料1的長度,V坯料1為坯料1的體積,t1為坯料1的厚度,a為L型不銹鋼主泵接管大鍛件支管部分的直徑,V鍛件為L型不銹鋼主泵接管大鍛件的體積。 [0059] 本發(fā)明實施例中,通過步驟S300實現(xiàn)對坯料1的壓平增厚。具體地,將坯料1順時針旋轉(zhuǎn)45°放置于裝配好后的仿形下模的模腔內(nèi),仿形下模的模腔厚度與鍛件支管直徑相同,仿形下模的內(nèi)圓弧半徑與鍛件圓弧半徑相同;將覆蓋坯料1水平長度方向的平底上模與仿形下模對中后下壓,壓下量≈H1/3,即壓下量與H1/3的差值的絕對值不超過設(shè)定值即可,其中,H1為坯料1的對角線的長度。平底上模下壓使得坯料1的厚度整體增加,同時獲得了一側(cè)為平面,另一側(cè)兩邊夾角為直角的坯料2,如圖7所示。坯料2的長度為L2,高度為H2,厚度為t2,t2=a。 [0060] 本發(fā)明實施例中,通過步驟S400實現(xiàn)分料仿形。具體地,平底上模壓下量滿足要求后,保持坯料2在仿形下模的模腔內(nèi),更換V型的仿形上模。利用如圖8所示的仿形上模與仿形下模對中后對坯料2進行沖壓,壓下量=H2?a?(60~70),使得L型不銹鋼主泵接管大鍛件兩支管過渡區(qū)域及大身成形,成形結(jié)果如圖9所示的坯料3。 [0061] 本發(fā)明實施例中,通過步驟S500實現(xiàn)支管端部成型。分料仿形后,保持仿形上模與仿形下模合模狀態(tài),利用芯棒限制坯料3移動,分別對L型不銹鋼主泵接管大鍛件兩支管端部進行平整完工,完工后立即入水冷卻,轉(zhuǎn)移入水時間≤5min,使鍛件快速降溫,避免晶粒因較高的余熱發(fā)生粗化或混晶。 [0062] 本發(fā)明實施例的L型不銹鋼主泵接管大鍛件形性協(xié)同控制鍛造方法,采用“高溫+大變形量”的晶??刂品椒啊邦A(yù)制方形坯+壓平增厚+分料仿形+支管端部成型”的仿形成型方式,具體具有以下有益效果: [0063] 1、如圖3所示,預(yù)制的方形坯料1可以降低L型不銹鋼主泵接管大鍛件兩支管相貫形成的直角過渡區(qū)域的成型難度。 [0064] 2、對坯料1壓平增厚可以為后續(xù)支管壓型成型做準備,坯料壓平整體增厚便于下一步兩支管分料與大身成型。 [0065] 3、仿形上模與組合式的仿形下模合模后,L型不銹鋼主泵接管大鍛件的直角過渡部分及支管大身部分已成型,利用芯棒在上下模具合模狀態(tài)時對端部平整,可以有效地減小支管長度方向的余量,從而降低鍛件重量,提高鍛件的仿形程度。 [0066] 4、鍛件成形過程中均保證了高溫大變形量,有效的打碎柱狀晶粒,破碎鑄態(tài)組織,改善宏觀偏析,細化晶粒并得到均勻的鍛態(tài)組織。 [0067] 5、如圖8所示的仿形上模,根據(jù)L型不銹鋼主泵接管大鍛件直角過渡區(qū)域及支管直徑進行放余量仿形,配合組合式仿形下??梢詫型主泵接管鍛件進行有效的仿形。 [0068] 6、如圖5與圖6所示的仿形下模零件圖及裝配圖,組合式仿形下模由兩部分組成,兩部分呈鏡面對稱,通過螺栓、螺母等緊固件裝配在一起,通過放余量仿形,可以對L型主泵接管鍛件進行有效的仿形。同時端部平整完工后,通過拆卸下模緊固件分離組合式仿形下??梢钥焖俜奖銓崿F(xiàn)鍛件脫模。 [0069] 以下給出一具體示例,對于鍛件示意圖尺寸長度L0≈1800mm,支管直徑兩支管夾角為90°的L型超低碳奧氏體不銹鋼主泵接管大鍛件,鍛造過程如下: [0070] 第一步:預(yù)制方形坯料。通過常規(guī)鐓粗、拔長等鍛造方法預(yù)制組織均勻、致密的長度L1≈1350mm,厚度t1≈550mm且邊角倒圓的方形坯料,為坯料1,圓角R≈50mm。要求鋼錠鐓粗變形量≥50%,拔長時每砧變形量≥15%,每火次鍛造時長(從出爐開始鍛造到鍛造結(jié)束回爐)不超過20min。 [0071] 第二步:壓平增厚。將坯料1順時針旋轉(zhuǎn)45°放置于裝配好的下模型腔內(nèi),型腔直徑使用2600mm長,595mm寬的平底上模與下模對中后下壓,壓下量≈650mm,形成上部長度L2≈2000mm,高度H2≈1350mm,厚度t2≈600mm的坯料2。 [0072] 第三步:分料仿形。平底上模下壓后,保持坯料2在仿形下模型腔內(nèi),更換V型仿形上模,上模型腔直徑 將V型仿形上模與仿形下模對中后,對坯料2進行沖壓,壓下量≈800mm,兩支管過渡區(qū)域及支管大身成形,形成 的坯料3。 [0073] 第四步:支管端部成型。分料仿形后保持仿形上模與下模合模狀態(tài),利用直徑≈600mm的芯棒限制坯料移動,分別對L型主泵接管鍛件兩支管端部進行平整,平整至支管長度≈1800mm完工。鍛件完工后立即進水冷卻,轉(zhuǎn)移入水時間為2min,使得鍛件快速冷卻,避免因為預(yù)熱發(fā)生粗化或混晶。 [0074] 按以上步驟實施鍛壓成形后,對L型超低碳奧氏體不銹鋼主泵接管大鍛件進行尺寸測量并取樣進行晶粒度檢測,支管直徑達Φ600mm,支管長度為1800mm的L型主泵接管鍛件符合尺寸要求,且晶粒度均達到3級以上,如圖11所示。晶粒形貌分布總體均勻。 [0075] 雖然以上對本發(fā)明的一個或者多個實施方式進行了描述,但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當知曉,本發(fā)明能夠在不偏離其主旨與范圍的基礎(chǔ)上通過任意的其他的形式得以實施。因此,以上描述的實施方式屬于示意性的而非限制性的,在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言許多修改和替換均具有顯而易見性。 |