[发明专利]大型核反应堆水室封头锻件整体成形锻压装置及方法

权利要求书

1.一种大型核反应堆水室封头锻件整体成形锻压装置，其特征在于，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；所述的整体水嘴成形的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。

2.根据权利要求1所述的大型核反应堆水室封头锻件整体成形锻压装置，其特征是，所述的定位环的上、下接触面上均设有台阶结构，其中：定位环的下接触面与成形下模之间通过台阶结构活动安装；上接触面的台阶结构用于承载坯料，其内径大于坯料直径与材料始锻温度时达到的热膨胀量之和。

3.根据权利要求1或2所述的大型核反应堆水室封头锻件整体成形锻压装置，其特征是，所述的定位环的外侧沿圆周方向相隔120°设置三个定位标识，用于确定预制坯料凸起部位沿轴线方向中线与下模腔凹槽径向方向中线是否重合。

4.根据权利要求1所述的大型核反应堆水室封头锻件整体成形锻压装置，其特征是，所述的上凸模的直径为封头直部球径与成形件材料始锻温度时达到的热膨胀量之和；该上凸模的冲压深度是上模具与成形坯料接触后，其上凸模的下行行程等于封头深度减去加工余量及底部厚度热膨胀量。

5.根据权利要求1或2所述的大型核反应堆水室封头锻件整体成形锻压装置，其特征是，所述的成形下模的球形模腔的直径为封头外部球径与成形件材料始锻温度时达到的热膨胀量及机械加工余量之和，其中：热膨胀量计算公式为ΔL1＝α×D1×ΔT，α热膨胀系数，D1为成形后封头开口直径，ΔT为坯料装炉温度到始锻温度之差。

6.根据权利要求5所述的大型核反应堆水室封头锻件整体成形锻压装置，其特征是，所述的成形下模的球形模腔的整体水嘴成形的模腔为相贯圆台体。

7.一种根据上述任一权利要求所述的大型核反应堆水室封头锻件整体成形锻压装置的热冲压方法，其特征在于，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。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是，具体包括以下步骤：

第一步，选择成形模具；上模具的球径小于大封头的内部球径，成形下模的内部球径大于大封头的外部球径；

第二步，加热；将大封头预制坯料加热至成形始锻温度并保温，在预制坯料加热时预制坯料凸起部分方向朝下，并使整体预制坯料加热温度均匀；

第三步，热冲压成形：将始锻温度充分保温均匀加热的预制坯料放置到成型模具上，预制坯料凸起部分中线与定位环上的定位柱中线方向重合，将预制坯料在重载液压机压力作用下热冲压成形。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征是，所述的预制坯料的形状结构特征为设有凸起部位坯料，凸起坯料体积为设计水嘴体积的1.15～1.25倍，凸起部位的底部的投影面积与水嘴整体模腔底部投影面积近似相等，其凸起部分通过锻压方式制备后再进行机械加工得到。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征是，所述的重载液压机为万吨及以上的液压机；热冲压时速率控制在5～25mm/s，上模具与成形坯料接触后，上模具向下压下总行程等于封头深度减去加工余量及底部厚度热膨胀量，终锻温度控制在850℃以上。