大型鍛件的制造是重大技術裝備制造的關鍵技術之一,其質量直接影響到成套設備的整體水平和運行可靠性。大型厚壁封頭是核電、化工等設備的重要零件之一、是壓力容器的主要承壓部件,不僅其尺寸大,而且形狀也越來越復雜。如CAP1400橢圓形封頭就是其中的典型,這種封頭外徑6米多,平面展開尺寸達8米多,其整鍛成型對大型鍛造裝備和工藝都帶來了更高的要求。它具有技術條件要求高、制造工藝難度大、工序復雜及生產周期長等特點。長期以來,盡管眾多學者對封頭成型做了大量研究,但還沒有科學地給出成形過程中的規律。本文采用塑性加工有限元數值模擬及試驗相結合的研究方法,就大型厚壁橢圓封頭的熱沖壓成形鍛造工藝進行研究。本文通過理論計算研究大型厚壁封頭熱成形理論;分析大型厚壁封頭成形過程關鍵影響因素,包括:板坯尺寸、成形力、模具形線參數、摩擦等。確定橢圓封頭鍛件工藝初步設計。本文以MARC作為有限元分析軟件,通過熱力耦合數值模擬計算分析大型厚壁封頭成形過程中等效應力、應變、接觸正應力、壁厚分布以及金屬流動變化規律等信息。結果表明,沖壓成形過程中,在封頭底部球面部分,壁厚整體減薄,減薄率約在2~4%;在過渡區壁厚由減薄過渡到增厚,增厚速率受多種因素影響,*大減薄部位出現在球面區域口部過渡區域;在封頭口部位置,鍛件是增厚的,存在較嚴重縮口現象。本文通過數值模擬計算分析了封頭成形過程中不同上下模具形線參數對封頭熱沖壓成形過程中的壁厚、貼膜性能、*大減薄率等影響規律。根據模擬結果分析確定了上下模具*優尺寸形狀參數及其它工藝參數。在此基礎上,對優化的模具尺寸參數,確定封頭鍛件*終成形方案并進行了試驗研究,并與數值模擬計算結果進行了比較分析,結果表明,與有限元數值模擬結果較吻合,為實際生產提供了理論依據。
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