薄壁鋁合金高壓封頭旋壓加工與壓力容器工藝性分析其一、薄壁鋁合金小口徑高壓封頭旋壓加工
對于大直徑的薄壁鋁合金小口徑高壓封頭來說,在其旋壓成形的過程中,主要需要解決以下難題。
(1)成形性。旋壓屬于大應變、非線性變形問題,成形過程復雜,容易出現失穩起皺問題。對于毛坯厚度2mm及以下的薄壁鋁合金小口徑高壓封頭來說,由于整體剛度的降低,容易發生失穩起皺缺陷,其成形性難以控制。需要針對特征零件制定合理的旋壓工藝,確保小口徑高壓封頭成形過程中,材料流變均勻,避免缺陷的存在,以滿足小口徑高壓封頭零件的成形性要求。
(2)成形精度。旋壓加工中的兩個主要精度問題是壁厚均勻性和形狀精度。實際加工中,由于旋壓壁厚減薄率過大,后續需要采用機加工來得到整體厚度均勻的構件,另外,由于回彈以及變形不均勻不協調的問題,成形過后構件的形狀精度很難滿足加工要求,因此需要選取合適的工藝參數,提高成形構件的壁厚均勻性,同時也要提高形狀精度。
其二、壓力容器大型高壓封頭工藝性分析
壓力容器大型高壓封頭鍛件近似球形結構,厚度小且鍛造工序復雜,內部質量控制和拉深成形工藝設計難度較大。因此提出“全斷面墩粗+十字進砧壓實+旋轉進砧壓實”主變形工藝方案進行模擬分析。
由于合金高壓封頭鍛件壁厚較薄(145mm),在鋼錠冶煉過程中不可避免地會存在夾雜物,鍛造工藝設計不合理時很易形成中心片狀夾雜物形貌。
目前,提高餅類鍛件鍛透壓實性、改變夾雜物形貌和大小的主要方式是墩粗變形,常用工藝方案包括旋轉進砧法、梅花布砧法和排砧法,經過多年實踐,旋轉進砧法是口前運用較多較成熟的成形方式,但對于厚度較小的大型高壓封頭鍛件,旋轉壓實趟數過多、鍛造效率較低、火次偏多,不利于車間生產安排。
2較優制坯尺寸與拉深成形工藝參數匹配設計在拉深成形過程中,坯料發生劇烈變形,成形過程存在不均勻性變形,各部減薄量也存在差異,在拉深力作用下,邊緣(成形后上部坯料)受切向壓應力而被壓縮增厚,其余部位受逐漸增大的拉深應力而產生不同程度的減薄現象。
控制拉深成形各部減薄的關鍵在于模具結構設計,包括模具間隙和凹模圓角設計,其是制約制坯的較重要影響因素,且如果制坯尺寸和模具結構設計不匹配極易導致拉深成形后尺寸超差,另外,在實際生產中,拉深成形時毛坯各部位減薄量綜合影響因素很多,模具的潤滑狀況、材料強度和成形溫度也是影響減薄量不可忽視的因素。
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