反應(yīng)堆壓力容器整體法蘭封頭鍛造工藝數(shù)值模擬.pdf

1、整體封頭鍛造工藝是核電設(shè)備制造的關(guān)鍵技術(shù)，采用鍛造工藝制得的整體封頭具有良好的力學(xué)性能。通過(guò)數(shù)值模擬手段對(duì)工藝進(jìn)行開(kāi)發(fā)能夠提高工藝設(shè)計(jì)水平，縮短研發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本。本文對(duì)整體封頭的鍛造工藝進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，對(duì)設(shè)備試制中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了預(yù)測(cè)和分析，主要研究結(jié)果有以下幾個(gè)方面。
　　 第一步制盆在恒溫和變溫兩種條件下的計(jì)算結(jié)果顯示，兩種情況下，都能夠得到符合尺寸要求的平底盆。恒溫下，平底盆底部直徑大于4700mm，高度約130

2、0mm，底厚在860mm左右；變溫下，平底盆張口略大，法蘭高度比恒溫計(jì)算下減少了60mm-100mm。恒溫下和變溫下，一個(gè)鍛造循環(huán)后的等效應(yīng)變分布都存在一定的不均勻性，恒溫下法蘭部位變形量大于變溫下法蘭部位的變形量，恒溫下大變形區(qū)呈“環(huán)形”分布；變溫下大變形區(qū)呈“層狀”分布。單次砧下壓時(shí)，在鍛件內(nèi)部形成的靜水壓力區(qū)的形狀類似于一個(gè)橢球體，其長(zhǎng)半軸沿著上砧長(zhǎng)度方向，短半軸沿著上砧寬度方向，隨著下壓量的增加，其形狀會(huì)有所變化，恒溫下，靜水壓

3、力區(qū)的分布要小于變溫時(shí)的情況。
　　 根據(jù)鍛件變形特點(diǎn)，將第二步制盆分為兩個(gè)階段，在第一階段，沉底盆底部的靜水壓力區(qū)呈“啞鈴”狀，底部外表面受拉應(yīng)力；在第二階段，“啞鈴”狀的分布逐漸均勻。變溫下靜水壓力值比恒溫情況下的值大。恒溫下完成鍛造后，法蘭部位等效應(yīng)變?cè)?.42％到54.1％之間；變溫情況下，法蘭部位等效應(yīng)變?cè)?.71％到62.2％之間，變溫下的等效應(yīng)變分布更不均勻。由于第一步制盆變溫計(jì)算結(jié)果顯示鍛件法蘭高度比恒溫條件下減

4、少了60mm-100mm，建議適當(dāng)增加原始坯料的高度以保證最終沉底盆鍛件法蘭上下端面留有足夠的加工余量。
　　 晶粒度預(yù)測(cè)試驗(yàn)的結(jié)果表明，整體封頭在加熱之前，法蘭部位晶粒度細(xì)化了1到2級(jí)，為了將鍛造后得到的細(xì)化晶粒保持下來(lái)，1050℃下的加熱時(shí)間必須控制在2小時(shí)以內(nèi)，其它鍛造過(guò)程中，加熱溫度控制在1200℃以下有利于控制產(chǎn)品的晶粒度。
　　 拉伸過(guò)程中，“臺(tái)階”產(chǎn)生的原因是由于拉伸變形的不均勻，大變形區(qū)減薄量太大造成，通