[發明專利]一種超大型末級長葉片開坯輥鍛模具的設計方法

有效

• 申請號: 201610922667.6
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN107971444B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 蔣鵬;賀小毛;黃健寧;鄧曉春;李妍;向小文;張浩;楊勇;胡福榮;葉青;林錦棠
• 申請（專利權）人: 北京機電研究所有限公司;天仟重工有限公司
• 主分類號: B21J13/02
• 分類號: B21J13/02;B21K3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種超大型末級長葉片開坯輥鍛模具的設計方法，包括第一道輥鍛模具、第二道輥鍛模具。第一道輥鍛模在輥鍛成型過程中的作用壓扁，即輥鍛成類橢圓型，第一道輥鍛上模和輥鍛下模型槽對稱；第二道輥鍛模在成型過程中的作用是輥圓，即輥鍛成的截面為圓形，第二道輥鍛上模和輥鍛下模型槽對稱；第一道輥鍛模的止口與D1600mm輥鍛機的軸肩凹環相配合，第二道輥鍛模的止口與第一道輥鍛模具的凹環相配合，第二道輥鍛模凹環與輥鍛機的止推環的止口相配合。這種超大型葉片輥鍛模具在輥鍛過程中能改變輥鍛件的結構組織性能，從而提高超大型葉片的抗疲勞強度和剛度及耐腐蝕性。

技術領域

本發明涉及一種超大型末級長葉片開坯輥鍛模具的設計方法，尤其是一種應用在核電領域的、用于常規島汽輪機超大型末級長葉片的開坯輥鍛模具的設計方法。

背景技術

超大型末級長葉片(380kg)是第三代核電常規島汽輪機組中的關鍵部件，由于第三代反應堆機組容量比目前1000MW等級的容量增加20％～80％，特別是在沿海和中、北部等采用較低冷卻水溫的地區,現有末級葉片排汽面積的不足將造成巨大的排汽損失，因此開發更大排汽面積的超大型末級長葉片是大容量高效率核電汽輪機發展的關鍵。

超大型末級長葉片還是決定機組經濟性、可靠性的關鍵部件。長葉片的設計制造涉及氣動、振動、強度、材料、抗疲勞、抗水蝕、大型鍛件鍛造工藝、檢測、試驗測試等學科一系列前沿技術，只有將這些學科綜合起來，才能制造出高質量的超大型末級長葉片，為核電機組提供保障。

超大型末級長葉片對性能的高要求，歸根結底是由葉片的材質、晶粒度、鍛造流線等內在品質來保證。現在超大型葉片生產只通過鍛造工藝制造出的大葉片基本能滿足這種要求，因此制造高品質鍛件是汽輪機高新技術發展的關鍵之一。目前現有的輥鍛工藝只在90kg以下的鍛件上采用輥鍛工藝，目的為了拔長，用于坯料的分配，以減小下一工位的模鍛設備噸位。對于超大型末級長葉片亟待解決的問題是通過輥鍛解決超大型葉片的金屬流線，從而增加超大型葉片的抗疲勞強度和剛度。對于這種超大型葉片在輥鍛過程中輥鍛模具尺寸的設計要求較高，輥鍛模具的尺寸直接影響輥鍛件軸向的金屬流線，從而影響鍛件的組織性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種超大型末級長葉片開坯輥鍛模具的設計方法，本發明包含兩道輥鍛模具，即第一道輥鍛模具，第二道輥鍛模具，其中所述第一道輥鍛模具和第二道輥鍛模具上、下都對稱，且第一道輥鍛模具與第二道輥鍛模具最初咬入的角度不等,且第一道輥鍛模具咬入角處的截面F1-F1的模具型腔為橢圓型，且半徑R1＝251mm，此時咬入角α1＝10.61 °，兩圓心的中心距h2＝200mm；第二道輥鍛模具F2-F2的截面為圓型d5＝280.5mm，此時咬入角α2＝14.95°；第一道輥鍛模具各特征截面處為橢圓型截面的尺寸設計，第二道輥鍛模具各特征截面處為圓型或橢圓型，圓型的直徑或橢圓型的半徑與第一道橢圓型腔尺寸匹配。

第一道輥鍛模具特征截面N1-N1的模具型腔為橢圓型，且半徑 R3＝200mm，半徑R31＝231.5mm，兩圓心的中心距h3＝200mm,此時α_N＝28.03 °；第二道輥鍛模具N2-N2的截面為圓型d6＝227mm，d6′＝263.3mm，此時β_N＝29.12°。

第一道輥鍛模具特征截面O1-O1的模具型腔為橢圓型，且半徑 R6＝197.5mm，半徑R7＝230mm，兩圓心的中心距h6＝200mm,此時α_O＝30.83 °；第二道輥鍛模具O2-O2的截面為圓型d1＝222.5mm，d1′＝259.4mm，此時β_O＝32.31°。

第一道輥鍛模具特征截面Q1-Q1的模具型腔為橢圓型，且半徑 R5＝194mm，兩圓心的中心距h5＝200mm,此時α_Q＝33.31°；第二道輥鍛模具 Q2-Q2的截面為圓型d2＝207.4mm，此時β_Q＝35.54°。