大型筒体锻件的研究

大型筒体锻件是核电、石化、火电、煤化工以及航天航空压力容器中的关键部件。目前，国内在大型筒体锻件制造方面主要采用普通的实心钢锭来生产，其制造工艺流程是：倒棱下料压钳口—粗镦切除水冒口—镦粗冲孔—芯棒拔长—马杠扩孔—精锻。用这种方法制造大型筒体锻件，工序多，火次多，内部组织缺陷多，成形质量不易控制，外部尺寸余量大，钢锭的利用率低，不能满足今后绿色、环保、低碳、减排的要求。利用空心钢锭制造大型筒体锻件具有节材、节能和短流程等许多实心钢锭无法比拟的优势。空心钢锭的应用是解决我国大型筒体锻件绿色制造和产品大型化趋势的一个重要途径。

本文先通过数值模拟、物理实验、理论分析对空心钢锭镦粗进行了系统研究，得出了空心钢锭镦粗与空心钢锭锭型之间的关系，初步得出了空心钢锭镦粗的适用范围和镦粗的许可压下量。

通过数值模拟研究了镦粗、芯轴拔长、马杠扩孔三种工艺对空心钢锭球形、径向、轴向、切向空洞缺陷锻合的作用效果和影响规律，并对径向空洞缺陷和轴向空洞缺陷进行了镦粗实验验证，数值模拟与物理实验结果得到了很好的吻合，研究表明空心钢

锭的开坯锻造工艺可不选用镦粗，直接进行芯轴拔长或马杠扩孔。最后通过数值模拟以及生产经验得出了马杠扩孔和芯轴拔长的合理工艺参数，并通过直接芯轴拔长—马杠扩孔和扩孔开坯—反复镦拔—扩孔成形两种不同工艺组合进行利用空心钢锭制造筒体锻件的数值模拟，反复镦拔的模拟过程充分利用上述研究得出的空心钢锭镦粗理论，镦粗和拔长工序得到了很好的衔接。通过对两种不同工艺的模拟研究，初步得出了复合加载对锻件最终成形的影响。

本文研究结果为利用空心钢锭制造筒体锻件的工艺制定提供了参考，同时也为由锻件反推空心钢锭锭型提供了依据。