[发明专利]球环过渡异型筒体锻件的制造方法

说明书

本发明涉及球环过渡异型筒体锻件的制造方法，球环过渡异型筒体包括连接的球环段和直筒段，其操作步骤为：先设计出中间坯模型，形状为锥形筒；在有限元模拟软件中，建立中间坯模型，对中间坯模型进行轴向挤压，模拟计算出锻造变形后的坯料形状；对比变形结果和球环过渡异型筒体的形状，通过变形情况进行中间坯模型形状修正，直到球环过渡异型筒体所有位置的内、外壁尺寸均位于变形坯模型相应位置尺寸范围内；以上述确定形状锻造出中间坯实体，用锻机镦粗，进行切削修整后得到需要的球环过渡异型筒体锻件。上述锻件制造方法能完整保留锻件的锻造流线，大大提高锻件性能，而且切削加工少，降低材料和加工费用，也无需制造专用工装。

技术领域

本发明涉及锻件制造，具体的是一种球环过渡异型筒体锻件的制造方法。

背景技术

球环过渡异型筒体是用于容器装备的锻件，其形状如图1所示，是由连接成一体的球环段11和直筒段12形成。其直筒段12即是内外壁平行的圆直筒状，通常会与一段直筒焊接；球环段11外壁为球弧形且与直筒段12外壁相切，通常会与球形封头焊接。这里所谓球弧形即是一个球面被平行的两个平面切割，位于两个平面之间的部分弧面。球环段11内壁也为球弧形，且球环段11壁厚小于或等于所述直筒段12壁厚。

上述异形锻件若采用自由锻工艺，实现难度非常大，目前可行的方法主要有两种：

一种方法是先根据异型筒形状锻造出大壁厚的圆直筒件，然后通过切削加工，去除多余金属得到球环过渡异型筒体形状，这种工艺切削量大，造成材料浪费严重，而且大大提高机加工成本，同时由于切断了球环段与直筒段的金属锻造流线，对锻件性能影响非常大。

另一种方法是先锻造出圆直筒件，然后利用专用工装伸入圆直筒件的通孔内，该专用工装为柱型，柱型的周面设置有凸起，与球环段内壁形状适配，利用该工装进行锻件扩孔，得到球环过渡异型筒体的内壁形状，然后用切削加工得到球环过渡异型筒体的外壁形状。采用本方法，球环段与直筒段的金属流线破坏相对少一些，但锻件性能依然会下降，而且需要根据不同的异型筒制造不同形状的工装，制造成本显著提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种球环过渡异型筒体锻件的制造方法，几乎能完整保留锻件的本体锻造流线，提高锻件性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

球环过渡异型筒体锻件的制造方法，所述球环过渡异型筒体包括连接的球环段和直筒段，所述球环段外壁为球弧形且与直筒段外壁相切，球环段内壁也为球弧形，且球环段壁厚小于或等于所述直筒段壁厚，球环段的端部为异型筒小端，直筒段的端部为异型筒大端，球环过渡异型筒体的轴向高度为h；

包括顺序进行的以下步骤：

A、设计中间坯模型：所述中间坯模型形状为锥形筒，锥形筒的大端端面外径、壁厚分别与所述异型筒大端尺寸适配，锥形筒轴向高度为h+a，锥形筒外壁母线与轴线的锐夹角为t；

B、在有限元模拟软件中，建立所述中间坯模型，在模拟软件中对中间坯模型的上下端面进行轴向挤压，设置轴向压下量为a，在模拟软件中模拟计算出锻造变形后的坯料形状，得到变形坯模型，中间坯模型的小直径段变形后的部分为模拟球环段，中间坯模型的大直径段变形后的部分为模拟直筒段；

C、对比变形坯模型和球环过渡异型筒体的形状，并修正中间坯模型形状：当模拟球环段的外壁尺寸小于所述球环段的相应位置尺寸，减小t，当模拟球环段的内壁尺寸大于所述球环段的相应位置尺寸，增大t，直到球环段内、外壁尺寸分别位于模拟球环段的相应位置尺寸范围内；