水室封頭熱拉深成形規(guī)律及工藝研究.pdf

1、AP1000蒸汽發(fā)生器的水室封頭是一個(gè)整體鍛件，毛坯尺寸巨大，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，性能要求苛刻，是核島組件中制造難度極高的大型鍛件之一。本文針對(duì)AP1000蒸汽發(fā)生器水室封頭的整體鍛造問題，提出一種液壓機(jī)熱拉深鍛造新工藝，并對(duì)其變形過程及其成形規(guī)律進(jìn)行有限元數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)研究。
　　針對(duì)水室封頭熱拉深鍛造工藝，采用Gleeble-3800熱模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)SA508-3鋼進(jìn)行了恒應(yīng)變速率等溫壓縮實(shí)驗(yàn)，測(cè)試了SA508-3鋼在變形溫度950-

2、1250℃、應(yīng)變速率0.001-0.1s-1條件下的高溫流變應(yīng)力-應(yīng)變曲線和熱成形參數(shù)，建立了SA508-3鋼的熱加工本構(gòu)模型，確定了水室封頭的鍛造溫度；采用模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)拉深—接管嘴孔口翻邊、帶無孔接管嘴拉深和帶有孔接管嘴與支撐臺(tái)拉深等三種熱拉深鍛造工藝方案進(jìn)行了對(duì)比研究，給出了采用帶有孔接管嘴與支撐臺(tái)的預(yù)制坯，在液壓機(jī)上熱拉深鍛造成形水室封頭的新工藝及其工藝流程和工裝模具的設(shè)計(jì)方案。
　　針對(duì)接管嘴數(shù)量及其分布情況，應(yīng)用商用有限元

3、軟件Forge，分別對(duì)帶有4個(gè)支撐臺(tái)且接管嘴呈雙孔雙軸對(duì)稱分布、三孔雙軸對(duì)稱分布、雙孔單軸對(duì)稱中心分布和雙孔單軸對(duì)稱旁側(cè)分布等四種預(yù)制坯的水室封頭拉深成形工藝過程進(jìn)行了模擬，分析了預(yù)制坯在拉深成形過程中幾何形狀和尺寸的變化規(guī)律、鍛件內(nèi)部的溫度變化規(guī)律及應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律，揭示了接管嘴的變形特點(diǎn)，給出了封頭壁厚的變化規(guī)律和拉深成形的載荷曲線。研究結(jié)果表明，水室封頭的變形情況與接管嘴的數(shù)量和位置分布有關(guān)，并呈現(xiàn)出明顯的不均勻變形特征。坯料中心

4、部位的壁厚減薄和邊緣區(qū)域的壁厚增厚現(xiàn)象均比較明顯；在拉深成形過程中，接管嘴內(nèi)孔的直母線變?yōu)榍€，封頭中心部位的接管嘴孔型基本不變，其它位置的接管嘴孔型變?yōu)闄E圓，且其橢圓中心發(fā)生了偏移。
　　本文以接管嘴呈雙孔單軸對(duì)稱旁側(cè)分布的核電 EPR蒸發(fā)器水室封頭為研究對(duì)象，以鋁合金為實(shí)驗(yàn)材質(zhì)，對(duì)其拉深成形過程進(jìn)行了1:5.5的物理模擬實(shí)驗(yàn)，并用FOCUS3Dx330掃描儀對(duì)實(shí)驗(yàn)樣件進(jìn)行了檢測(cè)，得到了相應(yīng)的掃描圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。檢測(cè)結(jié)果表明，鍛