【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料成型，更具体地说，涉及一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法。
技术介绍
1、核电作为一种稳定高效的清洁能源，迎来了新的发展历史机遇。华龙一号作为我国自主研发的先进百万千瓦级压水堆，是中国核电“走出去”的主打品牌，未来必将朝着更高质、高效、高利用率的方向发展。华龙一号蒸汽发生器水室封头(如图1)也称一次侧封头、蒸汽发生器下封头，是蒸汽发生器用锻件中形状最复杂、制造难度最大的关键部件。“华龙一号”压水堆蒸汽发生器水室封头的特点是带两个侧管嘴的异形封头类锻件，支管嘴较多，形状复杂，近零件轮廓锻造难度大，水室封头带侧管嘴且“碗”形部分高度不高，限制了其冲压成形方面的可能性。传统的锻造成型方案，多采用碾压成型，即先将钢锭锻造成圆柱状毛坯，之后将毛坯放入仿形程度不高的下模具中、环形包络管嘴，用上旋转砧碾压成型，该方法因仿形程度不高，钢锭重量大，需多包钢水合浇，增加了钢锭自身的偏析程度等冶金风险，且冷加工阶段加工量大、周期长，锻件成本较高，市场竞争力低。
2、针对上述问题也进行了相应的改进，如中国专利申请号cn201811345763.4，公开日为2019年3月26日，该专利公开了一种核电水室封头的挤压成形方法，采用先压钢锭冒口，然后割t肩的方式去掉锭身冒口端的缺陷；将坯料加热至合适的温度范围并进行保温，经过对坯料进行多火次的大锻比镦粗、“whf”锻造法强压拔长和“jts”锻造法中心压实的联合作业，大幅改善坯料内部性能质量，然后切除坯料冒口与底部沉积区缺陷，镦粗修整坯料形状，使坯料直径与挤压模具相适应；通过
3、又如中国专利申请号cn201410524841.2，公开日为2015年1月7日，该专利公开了一种核电基础设备
的大型核反应堆水室封头锻件整体成形锻压装置及方法，该装置包括：球状上凸模、带有若干整体水嘴成形模腔的成形下模以及设置于成形下模上用于承载坯料的定位环；整体水嘴成形模腔设置于成形下模的球形模腔的底面，并与成形下模的外部装置相连通。本专利技术通过将成形预制坯料在重载液压机载荷作用下热冲压成形为带水嘴整体封头。该专利的不足之处在于：成本高且结构复杂。
技术实现思路
1、1、要解决的问题
2、针对现有核电水室封头锻造仿形程度不高且操作困难的问题，本专利技术提供了一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法。本专利技术采用“成型全过程仿形模具锻造”的方式，可确保足够材料流动性，最大程度的仿形出水室封头异形复杂轮廓；整体方法成形风险低，操作效率高，且可以将钢锭由300吨级降低至230吨级，材料利用率提高近30％。
3、2、技术方案
4、为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
5、一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法，包括如下步骤：
6、s1：预制圆柱坯料；
7、s2：对圆柱坯料进行异形管嘴区域镦粗预成型：使用第一模具倒扣在圆柱坯料上方对圆柱坯料进行镦粗；第一模具的内部具有异形管嘴仿形区，用于在镦粗过程中在圆柱坯料中预成型异形管嘴区域；
8、s3：对镦粗预成型后的圆柱坯料进行碾压成型得到核电水室封头锻件：将镦粗预成型后的圆柱坯料放置在仿形模具中，采用旋转砧对圆柱坯料顶部进行碾压成型，得到核电水室封头锻件。
9、更进一步的，所述第一模具包括模具本体，模具本体内部设置有异形管嘴仿形区和定位区，所述定位区位于模具本体内部的中端，异形管嘴仿形区位于模具本体内部的下端。
10、更进一步的，所述定位区为定位环，且定位环的尺寸与圆柱坯料的尺寸相适配，使得圆柱坯料与定位环进行对中。
11、更进一步的，圆柱坯料与定位环进行对中的方法包括：坯料直接放置在定位环中，坯料与模具为面接触，该面水平且直径尺寸与坯料相同，无需测量定位，就可确保坯料放置水平、轴线对中。没有定位环，坯料放置在模具内腔中，与模具内腔为线接触，造成坯料水平定位困难，镦粗过程易发生坯料失稳，对中完成后进行镦粗。
12、更进一步的，所述仿形模具包括第一模具，与第一模具可拆卸连接的第二模具，所述第二模具呈圆环状，圆环中空心的区域用于放置圆柱坯料。
13、更进一步的，所述第二模具的内部设置有拔模斜角，所述拔模斜角的角度为6°～8°。
14、更进一步的，所述旋转砧为上宽下窄的条形砧，上部连接液压旋转装置，长度方向拔模斜角θ1为19°～25°，宽度方向拔模斜角θ2为3°～5°，顶部总长x2＝3100～3300mm，厚度y2＝800-1000mm；底部长度x1＝2000～2200mm，厚度y1为700～900mm。此旋转砧在旋转碾压过程中，每一圈碾压次数可控制在6～8次，可有效避免因碾压次数过多导致锻件内腔折叠缺陷；上宽下窄的设计，可保证在相同压力情况下达到最佳变形效果。水室封头锻件成型，就是通过旋转砧碾压成型圆柱坯料顶部的内腔，以得到核电水室封头锻件。
15、3、有益效果
16、相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
17、(1)本专利技术通过改变传统单一碾压成型方法，采用“成型全过程仿形模具锻造”的方式，即先对圆柱坯料采用第一模具进行异形管嘴区域镦粗预成型，再通过仿形模具以及旋转砧进行碾压成型得到核电水室封头锻件；全过程仿形锻造，可确保足够材料流动性，最大程度的仿形出水室封头异形复杂轮廓，最终实现华龙一号蒸汽发生器水室封头的近净成型锻造，显著提高了产品利用率、加工周期，降低了由钢锭重量过大带来的质量风险；整体方法成形风险低，操作效率高，且可以将钢锭由300吨级降低至230吨级，材料利用率提高近30％；
18、(2)本专利技术通过第一模具对圆柱坯料进行异形管嘴区域镦粗预成型，其模具本体内部的异形管嘴仿形区与最终核电水室封头锻件的异形管嘴形状相同，用于锻造成型全过程异形管嘴区域的填充；定位区用于镦粗前圆柱坯料的定位和对中，及保持圆柱坯料在模具本体中的稳定性；并且采用定位环作为定位区，其定位环结构简单，制作简便，能够轻松简单实现与圆柱坯料的形状相配性，同时对圆柱坯料能够实现多方向限位，提高其稳定性；
19、(3)本专利技术中的仿形模具由第一模具和第二模具进行组合形成组合模具，并且第一模具与第二模具为可拆卸连接，便于不同阶段的使用，使得一个仿形模具进行多个使用用途，既节约了成本，也提升了材料流动性，锻件异形区域得到有效填充；同时采用组合模具的方式在压力有限的条件下，最大程度的仿形出管嘴的形状，使得锻造成型水室封头余量充足，并且预留了足够的偏借空间。
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1.一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法，其特征在于：所述第一模具包括模具本体，模具本体内部设置有异形管嘴仿形区和定位区，所述定位区位于模具本体内部的中端，异形管嘴仿形区位于模具本体内部的下端。
3.根据权利要求2所述的一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法，其特征在于：所述定位区为定位环，且定位环的尺寸与圆柱坯料的尺寸相适配，使得圆柱坯料与定位环进行对中。
4.根据权利要求3所述的一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法，其特征在于：圆柱坯料与定位环进行对中的方法包括：将圆柱坯料直接放置在定位环中，圆柱坯料与定位环接触的一面的尺寸与圆柱坯料的尺寸相同。
5.根据权利要求1或2所述的一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法，其特征在于：所述仿形模具包括第一模具，与第一模具可拆卸连接的第二模具，所述第二模具呈圆环状，圆环中空心的区域用于放置圆柱坯料。
6.根据权利要求5所述的一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法，其特征在于：所述第二
7.根据权利要求1所述的一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法，其特征在于：所述旋转砧为上宽下窄的条形砧，旋转砧的上部连接液压旋转装置，长度方向拔模斜角θ1为19°～25°，宽度方向拔模斜角θ2为3°～5°，顶部总长X2＝3100～3300mm，厚度Y2＝800-1000mm；底部长度X1＝2000～2200mm，厚度Y1为700～900mm。
...【技术特征摘要】
1.一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法，其特征在于：所述第一模具包括模具本体，模具本体内部设置有异形管嘴仿形区和定位区，所述定位区位于模具本体内部的中端，异形管嘴仿形区位于模具本体内部的下端。
3.根据权利要求2所述的一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法，其特征在于：所述定位区为定位环，且定位环的尺寸与圆柱坯料的尺寸相适配，使得圆柱坯料与定位环进行对中。
4.根据权利要求3所述的一种核电水室封头锻件的近净成型锻造方法，其特征在于：圆柱坯料与定位环进行对中的方法包括：将圆柱坯料直接放置在定位环中，圆柱坯料与定位环接触的一面的尺寸与圆柱坯料的尺寸相同。
5....
【专利技术属性】
技术研发人员：余鹏，董凯，田攀，李荣斌，蒋春霞，马冰洋，
申请(专利权)人：上海电气上重铸锻有限公司，
类型：发明
国别省市：
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