[发明专利]第三代压水堆核电冷却剂泵泵壳锻件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锻件的制造方法，具体涉及一种第三代压水堆核电冷却剂泵泵壳锻件的制造方法。

背景技术

核电冷却剂泵也称为主循环泵或主泵，是核岛主设备的重要部件，其作用是推动冷却剂在一回路中高速稳定地循环流动，以冷却堆芯并将热量传递到二回路。核电冷却剂泵的工作环境极其恶劣，尤其是泵壳，长期处于高温、高腐蚀以及高辐照的恶劣环境中，因此要求泵壳有极其安全可靠的质量。

在三代以前的核反应堆系统中，核电冷却剂泵的泵壳都为铸件。随着AP1((0和EPR等第三代核电技术的开发和应用，对泵壳的质量也提出了更高的要求，要求泵壳采用锻件制造。但是核电冷却剂泵的泵壳如图1所示，泵壳为半封闭式空心壳体，外形为圆形或接近椭圆形，并带有管嘴，形状并不规则，因此锻制该锻件具有相当大的难度。

现有的核电冷却剂泵泵壳锻件的制造方法主要是先锻造成实心圆饼状锻件，然后再通过后续机加工切削去除材料的方式来完成泵壳空心内腔以及其他部分的加工。但是由于泵壳空心内腔部分占到该实心锻件1/2以上的体积，这不仅使得该零件加工费时，而且锻件利用率极低，造成材料的极大浪费和资源的损耗，大大增加了产品成本，因此这种制造方法不是一种经济有效的制造方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种第三代压水堆核电冷却剂泵泵壳锻件的制造方法，它可以解决核电冷却剂泵泵壳的外形及内腔的成形问题。

为解决上述技术问题，本发明第三代压水堆核电冷却剂泵泵壳锻件的制造方法的技术解决方案为：

用于制造核电冷却剂泵泵壳锻件，锻件的外形为等边八棱柱，锻件的一端设有大孔，锻件的另一端设有小孔，大孔与小孔之间通过内腔连通，内腔的内侧壁为凹球面；包括以下步骤：

第一步，通过自由锻造将钢锭锻造成圆柱形钢坯，然后将圆柱形钢坯锻造成等边八棱柱钢坯；

所述第一步中等边八棱柱钢坯的轴向长度不小于所述锻件的轴向长度；等边八棱柱钢坯的棱边距离略小于所述锻件的棱边距离。

第二步，将等边八棱钢坯放置于平板上，先将实心冲模从等边八棱柱钢坯的上端面压入钢坯中，完成锻件大孔的锻造；

所述第二步中实心冲模的直径略小于所述锻件大孔的直径；实心冲模压入的深度不大于所述锻件大孔加内腔的轴向长度。

第三步，将第二步所得坯料翻转放置于环形漏盘上；将小空心冲头放置于坯料的上方，将小空心冲头从坯料的另一端面压入坯料中，完成锻件小孔的冲孔；

所述第三步中小空心冲头的直径略小于所述锻件小孔的直径。

第四步，将第三步所得坯料在保温炉中保温2小时以上；

所述第四步中的保温温度为1050±50℃。

第五步，采用内腔锻造工装，通过支点杠杆间接锻造完成锻件内腔的锻造。

所述第五步的内腔锻造工装包括芯棒，芯棒的一端设置有芯模，芯模的底面为凸球面；芯模的底面形状与所述锻件内腔的形状相吻合。

所述第五步中支点杠杆间接锻造的方法如下：

将保温之后的坯料置于平砧上，使内腔锻造工装的芯模伸入坯料内，以芯棒的左端为支点，以芯棒为杠杆，以芯棒的中间为压机的施力点，通过杠杆作用完成锻件内腔的成型；

锻件内腔的成型分多次成型；每次以坯料的一个外棱柱面为基准，通过坯料的旋转，每次压一个面，一周压八次，如此循环锻造，最终完成泵壳锻件的锻造。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明采用自由锻的方式来完成第三代压水堆核电冷却剂泵泵壳锻件的锻造，对设备无特殊要求，不需要复杂的工装和操作工艺，经济性较好。

本发明能够有效完成泵壳外形和内腔的成型，而不破坏钢坯内部的金属纤维流线，锻件内部组织结构致密有序，并且也能够避免后续切削加工中对锻件金属流线的破坏，因此能够有效地提高锻件的质量。

本发明所得到的锻件形状极大程度地接近泵壳最终产品的外形和尺寸，尤其是泵壳内腔的锻制成型，极大地提高了锻件的材料利用率，显著减少了锻件在机加工中的切削量，极大地降低该类零件的成本，有效地提高锻件的经济性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是第三代压水堆核电冷却剂泵泵壳的结构示意图，其中图1b是图1a的侧视图；

图2是采用本发明第三代压水堆核电冷却剂泵泵壳锻件的制造方法所形成的泵壳锻件的示意图，其中图2b是图2a的侧视图；

图3是本发明第一步所形成的钢坯形状示意图；其中图3a是圆柱形钢坯的示意图，图3b是等边八棱柱钢坯的示意图；