一种大型蒸汽发生器椭球形封头及其成形方法技术

本发明专利技术涉及核电设备技术领域，具体而言，涉及一种大型蒸汽发生器椭球形封头及其成形方法，该方法包括：制备坯料，坯料包括柱状主体；将坯料放置于第一模具内，将坯料的柱状主体镦粗，得到第一中间坯料；将第二模具装配在第一模具的上端，以将第一模腔扩展形成第二模腔，使用半椭球形冲头在第一中间坯料的上端面冲出半椭球形盲孔，得到第二中间坯料；将第二中间坯料、第二模具、第一模具和半椭球形冲头同时向下翻转180

【技术实现步骤摘要】
一种大型蒸汽发生器椭球形封头及其成形方法


[0001]本专利技术涉及核电设备
，具体而言，涉及一种大型蒸汽发生器椭球形封头及其成形方法。

技术介绍

[0002]核电蒸汽发生器是核岛内的三大设备之一，随着核电机组功率的逐渐加大，主设备直径也随之增大，蒸汽发生器为锻焊结构的容器，其上部为一个带有直段的椭球形封头，目前，三代核电AP1000椭球封头直径超过5米，三代核电CAP1400椭球封头直径达到6.4米。而传统二代加核电蒸发器椭球封头较小，一般此类封头均为锻造圆形板坯，随后经机加工最后在水压机上冲形。但若封头直径超大，则所需要的板坯直径也超大，经计算，若采用板坯冲形工艺，AP1000椭球封头需要圆形板坯直径达到7.5米，CAP1400椭球封头板坯超过8米，由于板坯直径超大，但压机立柱间距限制了板坯的制造，除此之外，由于板坯直径超过水压机立柱间距，其冲形也无法在压机立柱之间完成。因此，无法采用传统的制造方式进行超大型椭球封头的制造。超大型封头类锻件的一般采用胎模锻的方法成形，首先锻造圆柱形坯料，随后先放入模具中用盖板进行模内镦粗，随后采用扇形锤头进行旋转锻造成形。但该方法存在以下问题：
[0003]首先，容易出现锤头抱死的情况。类似于AP1000及CAP1400蒸发器椭球封头，水室封头等的异形封头类锻件，模腔深度较深，且内腔存在一定高度的直段，一般条形锤头设计会带有一定拔模斜度，避免在旋压过程中与坯料抱死，但为减小内腔加工余量，锤头的拔模斜度不能过分放大，因此当旋压一段时间后，材料变形抗力加大，则可仍能出现锤头与坯料抱死的情况，这时，锻造将不能再继续进行。一方面锤头设计一定的拔模斜度，一定程度的增加锻造余量，另一方面，因其压下深度的限制也进一步导致内腔各位置的余量的增大。
[0004]另外，封头球底容易出现氧化铁皮坑。在胎模成形后封头球底位置由于多火次的氧化铁皮堆积导致的氧化铁皮深坑，成形过程中由于球腔内的氧化铁皮无法清理，且每火次锻造过程中铁皮总是向球底位置堆积，随后在旋压过程中将铁皮压入基体内部。采用多火次旋压成形的异形封头类锻件，其球底中心氧化铁皮坑深度可达200
‑
300mm。因此，为避免氧化铁皮坑较深而导致工件报废，则需在球底位置增加锻造余量。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是以下问题中的至少一种：采用现有的胎膜成形方法进行超大型椭球封头锻造过程中容易出现锤头抱死；采用现有的胎膜成形方法进行超大型椭球封头锻造，封头成形后封头球底容易出现氧化铁皮坑。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种大型蒸汽发生器椭球形封头的成形方法，包括：
[0008]步骤S1、制备坯料，所述坯料包括柱状主体；
[0009]步骤S2、将所述坯料放置于第一模具内，将所述坯料的所述柱状主体镦粗，得到第
一中间坯料；其中，所述第一模具的内腔包括开口朝上的第一模腔；
[0010]步骤S3、将第二模具装配在所述第一模具的上端，以将所述第一模腔扩展形成第二模腔，使用半椭球形冲头在所述第一中间坯料的上端面冲出半椭球形盲孔，得到第二中间坯料；其中，所述第二模腔为半椭球形；
[0011]步骤S4、将所述第二中间坯料、所述第二模具、所述第一模具和所述半椭球形冲头同时向下翻转180
°
，拆除所述第二模具和所述第一模具，使用整形锤头对所述第二中间坯料进行旋压成形，得到椭球形封头。
[0012]可选地，所述步骤S1中，所述坯料还包括凸台，所述凸台连接于所述柱状主体下端面的中部区域。
[0013]可选地，所述步骤S2中，所述第一模具的内腔还包括定位腔，所述定位腔与所述第一模腔从下至上依次分布组成所述内腔，所述凸台卡在所述定位腔内。
[0014]可选地，所述步骤S3中，所述第一模腔相当于所述第二模腔的底部。
[0015]可选地，所述第二模具为上端和下端均开口的筒状结构，所述第一模具的为顶部开口的筒状结构，所述第二模具的下端形成有环形凸起，所述第一模具的上端形成有与所述环形凸起相匹配的环形缺口。
[0016]可选地，所述整形锤头为双扇形锤头，所述双扇形锤头包括横梁和两个扇形锤头，两个所述扇形锤头分别固定于所述横梁两端的下侧，两个所述扇形锤头和所述横梁合围，从而在三者之间形成嵌入口，所述整形锤头对所述第二中间坯料进行旋压成形时，所述第二中间坯料的凸台位于所述嵌入口内。
[0017]可选地，所述扇形锤头通过斜筋固定在所述横梁上。
[0018]可选地，在所述步骤S4之后还包括步骤S5，所述步骤S5包括：将所述第一模具与所述第二模具组装成整体模具，将所述整体模具向下套在所述椭球形封头上，对所述椭球形封头施加压力，以使所述椭球形封头的下部形成直段。
[0019]本专利技术还提供了一种大型蒸汽发生器椭球形封头，采用如上所述的大型蒸汽发生器椭球形封头的成形方法制得。
[0020]可选地，所述大型蒸汽发生器椭球形封头的长轴直径大于5m。
[0021]与现有技术相比，本专利技术通过采用整体半椭球形冲头与模具配合在坯料上端面冲出与球形盲孔，达到封头内轮廓塑形的目的，由于冲形深度较小，不会出现冲头抱死的问题，且采用整体半椭球形冲头代替条形锤头旋压进行封头内轮廓塑形，冲形过程中冲头与坯料的整个上端面一直保持接触状态，氧化铁皮一直被夹在坯料与锤头中间，无法进行相对运动，可以有效避免冲形过程中氧化铁皮向封头底部位置堆积，从而避免封头成形后封头球底出现氧化铁皮坑；在封头内轮廓塑形后，将第二中间坯料整体翻转180
°
进行旋压成形，以将第二中间坯料壁厚压薄的同时，将第二中间坯料的直径展宽，将第二中间坯料边缘压下形成球形坯料，这个过程中，由于第二中间坯料的开口是朝下的，且整个过程中冲头始终是与第二中间坯料的内壁保持接触的，因而这个过程中氧化铁皮也无法向封头球底转移，因而也进一步避免了封头成形后封头球底出现氧化铁皮坑。综上，本专利技术不仅能够有效避免冲形过程中冲头出现抱死，还能避免封头成形后封头球底出现氧化铁皮坑，可实现大型蒸汽发生器椭球封头的近净成形，减少加工余量，也避免了废品的产生。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例中大型蒸汽发生器椭球形封头工艺流程示意图；
[0023]图2为步骤S2中将坯料放置于在第一模具内后的示意图；
[0024]图3为步骤S2中将坯料镦粗后的示意图；
[0025]图4为步骤S3中将第二模具装配在第一模具上端后的示意图；
[0026]图5为步骤S3中第一中间坯料的上端面冲出半椭球形盲孔后的示意图；
[0027]图6为步骤S4中第二中间坯料向下翻转180
°
且拆除模具后的示意图；
[0028]图7为步骤S5中大型蒸汽发生器椭球形封头的直段形成后的示意图；
[0029]图8为现有技术中条形锤头的结构示意图；
[0030]图9为本专利技术实施例中第一模具结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型蒸汽发生器椭球形封头的成形方法，其特征在于，包括：步骤S1、制备坯料(1)，所述坯料(1)包括柱状主体(101)；步骤S2、将所述坯料(1)放置于第一模具(2)内，将所述坯料(1)的所述柱状主体(101)镦粗，得到第一中间坯料(3)；其中，所述第一模具(2)的内腔包括开口朝上的第一模腔(201)；步骤S3、将第二模具(4)装配在所述第一模具(2)的上端，以将所述第一模腔(201)扩展形成第二模腔(5)，使用半椭球形冲头(6)在所述第一中间坯料(3)的上端面冲出半椭球形盲孔，得到第二中间坯料(7)；其中，所述第二模腔(5)为半椭球形；步骤S4、将所述第二中间坯料(7)、所述第二模具(4)、所述第一模具(2)和所述半椭球形冲头(6)同时向下翻转180
°
，拆除所述第二模具(4)和所述第一模具(2)，使用整形锤头(8)对所述第二中间坯料(7)进行旋压成形，得到椭球形封头。2.根据权利要求1所述的大型蒸汽发生器椭球形封头的成形方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述坯料(1)还包括凸台(102)，所述凸台(102)连接于所述柱状主体(101)下端面的中部区域。3.根据权利要求2所述的大型蒸汽发生器椭球形封头的成形方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述第一模具(2)的内腔还包括定位腔(202)，所述定位腔(202)与所述第一模腔(201)从下至上依次分布组成所述内腔，所述凸台(102)卡在所述定位腔(202)内。4.根据权利要求3所述的大型蒸汽发生器椭球形封头的成形方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述第一模腔(201)相当于所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝忠，郑明光，杨晓禹，刘凯泉，刘颖，任利国，王永东，周岩，杨义忠，王弘昶，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：