一種核主泵泵殼熱擠壓成型工藝的制作方法

本發(fā)明屬于核電站設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核主泵泵殼熱擠壓成型工藝。

背景技術(shù)：

在核電站各系統(tǒng)中均有各種類型泵在運(yùn)行，核島一回路系統(tǒng)中，用于驅(qū)動冷卻劑在反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動的泵稱為主泵，主泵連續(xù)不斷地把堆芯中產(chǎn)生的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生器二次側(cè)給水，主泵要求具有絕對的可靠性，是目前核反應(yīng)堆中唯一國內(nèi)制造不了的設(shè)備，完全依賴進(jìn)口，其自主設(shè)計(jì)和制造是我國推進(jìn)核電自主化的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

現(xiàn)有的核主泵泵殼現(xiàn)有工藝為鑄造或者鍛造成型，鑄造質(zhì)量差，內(nèi)部易出現(xiàn)縮孔，夾渣等內(nèi)部缺陷，有的要經(jīng)過幾十次乃至上百次的挖補(bǔ)才能符合要求，報(bào)廢率很高，并且晶粒度一般達(dá)不到技術(shù)要求，質(zhì)量不穩(wěn)定；鍛造加工火次多、所用材料量大，質(zhì)量不易控制，并且機(jī)加工周期長，制造成本較高；擠壓成型雖然工藝周期短、質(zhì)量好，并且成本較低，但是核主泵泵殼的尺寸較大，直徑一般在2-3米，現(xiàn)有的擠壓成型工藝不能滿足核主泵泵殼的生產(chǎn)要求，現(xiàn)有工藝與核主泵的實(shí)際工作需求相差較大，基于上述原因，核主泵泵殼的加工工藝需要進(jìn)行進(jìn)一步研發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種核主泵泵殼熱擠壓成型工藝，該成型工藝步驟簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)一火次成型，材料利用率高，加工周期短，不僅成型外觀良好，而且內(nèi)部組織均勻，使用可靠性顯著提升。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案是：

一種核主泵泵殼熱擠壓成型工藝，該工藝包括將鋼坯件進(jìn)行加熱、成型及熱處理，成型包括泵殼內(nèi)腔和殼體成型以及泵殼主孔和支孔的開孔成型，關(guān)鍵點(diǎn)是，所述的泵殼內(nèi)腔和殼體成型為借助垂直擠壓機(jī)組進(jìn)行的熱擠壓成型，垂直擠壓機(jī)組包括上下相對設(shè)置的沖頭和下模，沖頭為下端帶有沖孔段的圓柱體，下模上部設(shè)置有與沖頭相對應(yīng)的成型腔，鋼坯件放置于成型腔中，泵殼主孔和支孔的開孔成型為機(jī)加工成型，在此基礎(chǔ)上，所述的核主泵泵殼熱擠壓成型工藝如下：

a、在帶有平臺的天然氣加熱爐中對鋼坯件進(jìn)行加熱，將鋼坯件放入天然氣加熱爐中的平臺上，加熱溫度為1000℃-1200℃，保持時(shí)間24h-26h；

b、將垂直擠壓機(jī)組加熱至350℃-400℃，將加熱后的鋼坯件放入垂直擠壓機(jī)組的下模中，上方的沖頭向下運(yùn)動，沖孔段進(jìn)行泵殼內(nèi)腔的沖孔成型，沖頭圓柱體沿下模的成型腔向下運(yùn)動從而進(jìn)行泵殼殼體成型；

c、利用鏜床分別對泵殼主孔和支孔以及泵殼內(nèi)腔壁進(jìn)行粗加工，利用車床對泵殼主孔和支孔端面進(jìn)行粗加工，加工后即形成核主泵泵殼半成品；

d、粗加工后的泵殼加熱到1030℃-1070℃，保持8-10h，然后放到冷水中保持20-40min；

e、對熱處理后的泵殼半成品進(jìn)行泵殼主孔、支孔、泵殼內(nèi)腔壁以及主孔和支孔端面的精加工，最終形成核主泵泵殼成品。

所述的步驟a中，在鋼坯件加熱完成后進(jìn)行氧化皮的清除，并在鋼坯件外表面涂玻璃粉潤滑劑，所述的步驟b中，下模的成型腔中涂玻璃粉潤滑劑；

所述的步驟d中，粗加工后的泵殼加熱到1050℃，保溫后放入冷水中保持30min。

本發(fā)明的有益效果是：相較于鑄造和鍛造工藝，本發(fā)明公開了加熱-擠壓-粗加工-固溶熱處理-精加工的工藝流程，相比于現(xiàn)有的鑄造和鍛造工藝，本工藝加工周期短、內(nèi)部組織均勻，成品率顯著提高且原材料消耗量有明顯減少，熱擠壓成型與固溶熱處理相結(jié)合，使得熱擠壓泵殼內(nèi)部應(yīng)力大大下降，消除了強(qiáng)度薄弱點(diǎn)，相對軟化了材質(zhì)，為后續(xù)精加工提供了便利，同時(shí)增強(qiáng)了韌性，泵殼在使用時(shí)耐沖擊性能增強(qiáng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中垂直擠壓機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是核主泵泵殼的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中，1、沖頭，2、沖孔段，3、下模，4、成型腔，5、鋼坯件，6、主孔，7、支孔。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及一種核主泵泵殼熱擠壓成型工藝，該工藝包括將鋼坯件5進(jìn)行加熱、成型及熱處理，成型包括泵殼內(nèi)腔和殼體成型以及泵殼主孔6和支孔7的開孔成型，所述的泵殼內(nèi)腔和殼體成型為借助垂直擠壓機(jī)組進(jìn)行的熱擠壓成型，垂直擠壓機(jī)組包括上下相對設(shè)置的沖頭1和下模3，沖頭1為下端帶有沖孔段2的圓柱體，下模3上部設(shè)置有與沖頭1相對應(yīng)的成型腔4，鋼坯件5放置于成型腔4中，所述泵殼主孔6和支孔7的開孔成型為機(jī)加工成型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行泵殼的成型加工。

具體實(shí)施例，如圖1和圖2所示，核主泵泵殼熱擠壓成型工藝的具體步驟如下：

a、在進(jìn)行熱擠壓成型工藝之前，首先對鋼坯件5進(jìn)行檢測，主要包括化學(xué)成分的檢測、力學(xué)性能檢測、金相組織及超聲檢測，核主泵是核電站運(yùn)轉(zhuǎn)控制水循環(huán)的關(guān)鍵，要求具有絕對的可靠性，從原材料開始進(jìn)行細(xì)節(jié)的控制有利于提高成品的質(zhì)量，檢測合格后，在帶有平臺的天然氣加熱爐中對鋼坯件5進(jìn)行加熱，將鋼坯件5放入天然氣加熱爐中的平臺上，加熱溫度為1100℃，保持25h，鋼坯件5加熱至該溫度時(shí)常伴有氧化和脫碳等現(xiàn)象，為防止影響熱擠壓成型件的尺寸精度和表面粗糙度，在鋼坯件5加熱完成后進(jìn)行氧化皮的清除，并在鋼坯件5外表面涂玻璃粉潤滑劑；

b、選用五萬噸的垂直擠壓機(jī)組，將垂直擠壓機(jī)組加熱至380℃，下模3的成型腔4中涂玻璃粉潤滑劑，將加熱后的鋼坯件5放入垂直擠壓機(jī)組下模3的成型腔4中，上方的沖頭1向下運(yùn)動，沖孔段2進(jìn)行泵殼內(nèi)腔的沖孔成型，沖頭1的圓柱體沿下模3的成型腔4向下運(yùn)動從而進(jìn)行泵殼殼體成型，玻璃粉潤滑劑不僅具有潤滑的作用，且具有良好的延展性和耐壓性，玻璃粉潤滑劑隨著泵殼的延展成型而延伸，由于玻璃粉潤滑劑的作用，鋼坯件5與下模3不直接接觸，減少鋼坯件5表面溫降和沖孔段2的溫升，起到絕熱的作用，既能夠保護(hù)的鋼坯件5的質(zhì)量又提高了沖頭1的使用壽命；

c、利用鏜床分別對泵殼主孔6和支孔7以及泵殼內(nèi)腔壁進(jìn)行粗加工，利用車床對泵殼主孔6和支孔7端面進(jìn)行粗加工，加工后即形成核主泵泵殼半成品；

d、粗加工后的泵殼加熱到1050℃，保持9h，然后放到冷水中保持30min，該步驟為固溶熱處理，該工藝作用于熱擠壓成型工藝得到的核主泵泵殼半成品，可以有效提高泵殼的韌性及抗蝕性能，能夠相對軟化泵殼材料和消除內(nèi)部應(yīng)力，為后續(xù)加工或成型提供良好的材料性能；

e、對熱處理后的泵殼半成品進(jìn)行泵殼主孔6、支孔7、泵殼內(nèi)腔壁以及主孔6和支孔7端面的精加工，最終形成核主泵泵殼成品。

本發(fā)明中的泵殼內(nèi)腔和殼體成型采用一火次成型的熱擠壓成型，熱擠壓工藝是在熱鍛溫度下借助于材料塑性好的特點(diǎn)，對金屬進(jìn)行擠壓成型，外觀成型良好，原材料相比于鍛造相比節(jié)省25％,加工周期相對縮短50％,熱擠壓件質(zhì)量易控制，前期粗加工保證了生產(chǎn)的效率，粗加工后的固溶熱處理能夠?yàn)楹笃诰庸?chuàng)造良好的材料特性，后期精加工保證泵殼的質(zhì)量，精加工完成后，對泵殼進(jìn)行100％的超聲波檢測，檢測標(biāo)準(zhǔn)符合NB/T47015，I級合格，最后對產(chǎn)品進(jìn)行外觀和各部件的尺寸檢驗(yàn)。