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条形砧旋转锻造封头的工艺研究

杨观强  
【摘要】:随着化工和石油工业的发展,压力容器的工作温度范围越来越宽;新工作介质不断出现,还要求压力容器的耐腐蚀性能不断提高;许多工艺装置规模越来越大,压力容器的容量也随之不断增大。对反应堆压力容器主要承压部件的封头而言,为保证产品的形状尺寸和内部组织的综合性能达到规定要求,其成形工艺的研究势在必行。本文首先制定了条形砧旋转锻造封头的工艺,该工艺共分为三个阶段:十字定位阶段、大压下量旋转锻造和小压下量旋转锻造。条形砧压制坯料时,自由区金属向两侧流动,封头底部承受拉伸载荷导致封头底部厚度减薄。条形砧宽度和摩擦系数是影响封头底部厚度减薄的主要因素。确定封头底部减薄量和封头锻件成形所需载荷为封头质量的评价指标。改变条形砧宽度和摩擦系数大小,通过有限元模拟发现条形砧宽度增大和摩擦系数的增大,底部减薄量减小,但封头锻件成形所需载荷增大。通过有限元模拟发现,封头锻造结束后,坯料表面温度低于终锻温度,坯料需要在锻制过程重新回炉加热,然后继续锻造。通过综合比较各因素对封头底部厚度减薄量和封头成形所需载荷的影响,确定封头成形的最终工艺。以SA508-3为毛坯材料,45#钢为模具材料,进行了比例为1:1的物理试验,并与设计锻件的尺寸进行了比较分析。结果表明,封头尺寸与设计尺寸比较吻合,证明了该成形工艺的正确性,为以后的封头成形工艺设计提供了一定的基础。


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