第42卷第4期 Vol. 42No. 4
假压技术
FORGING &STAMPING TECHNOLOGY
核电用异形锻件一体化成形工艺的仿真分析与研究
张绍军，刘钊，赵东海，梁书华
（苏州热工研究院有限公司电站设备监理技术中心，江苏苏州215004）
2017年4月 Apr.2017
摘要：为了研究核电用异形锻件的一体化成形工艺，利用法国Forge锻造模拟软件对一体化封头类部件热成形工序进行数值仿真模拟分析。模拟结果表明：成形后期产生径向和轴向应力极值，最大径向拉应力为118.2MPa，产生在封头弯顶（球冠）内表面处，同时该部位应变为1.05；最大轴向拉应力为30.6MPa，出现在封头弯顶和连接过渡区近内壁处，同时该处的应变为1.63；按Cockcrof&Latham断裂准则，这两个部位有产生裂纹的风险。在对凹模（上模）进行局部优化后，模拟结果表明上述危险部位的应力、应变分布情况明显改善。因此，回模（上模）边缘部位的圆角是此工艺的一项重要参数，对成形后的锻件质量有一定的影响。
关键词：一体化封头锻件：锻造模拟软件Forge；变形温度：应力；等效应变 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2017. 04. 003
中图分类号：TG316.2
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）04-0014-07
Simulationanalysis andresearchonintegralformingprocessofprofiled
forgingsfornuclearpower
Zhang Shaojun, Liu Zhao, Zhao Donghai, Liang Shuhua
( Equipment Supervision Research Center, Suzhou Nuclear Power Research Institute Co. , Lid. , Suzhou 215004, China)
Abstract : In order to study the integral formning process of profiled forgings for nuclear power plant, a numerical simulation of hot forning process for integral head forging was carried out by France Forge simulation software. The results show that the radial and axial stress ex-treme values happen at the later forming stage, and the maximum radial stress of 118. 2 MPa and the strain of 1. 05 appear on the inner surface of head dome ( spherical) . Meanwhile, the maximum axial stress of 30. 6 MPa and the strain of 1. 63 appear near the inner wall of the connection transition zone and the head dome. According to Cockeroft & Latham fracture criterion, the risk of cracking exists at the above positions. After the upper die being optimized locally, the simulation results show that the distributions of stress and strain at the above dangerous positions are improved. Therefore, the fillet of the upper die edge region is one of the important parameters and has a cer tain influence on the forging quality after forming,
Key words : integral head forging; Forge forging simulation software; defomation temperature; stress; equivalent strain
目前，国内外运行、在建或拟建的压水堆核电站中，由于制造技术能力的限制，很多大型的功能部件都是由分体部件组焊而成，此工艺虽简单易行，但部件上增加了焊缝数量，降低了整体的安全性，同时增加了在役检查的工作量-3]。因此，近年来国内外大型锻件制造厂一直致力于对异形部件的一体化锻造成形的研究和实践。但由于其制造难度和成形要求都非常高，故目前国际上真正能研制成功
收稿日期：20161025；修订日期：20161215 基金项目：国家科技重大专项（2011ZX06004-002）作者简介：张绍军（1981-），男，硕士，高级工程师
E-mail: zhangshaojun1020@ 163. com 万方数据
并稳定生产异形整体锻件的厂家仍很少[4-8]。国内外主要锻件制造厂也正在积极开展试制，并取得了一定的成果，但在异形整体锻件的复杂成形工艺上仍存在变形困难、危险部位金属易损伤等问题。本文以一体化封头锻件为例，利用仿真模拟软件对一体化封头成形过程进行模拟分析，并与实际结果进行对比，以期找出成形过程中金属的损伤规律，并对工艺进行适当优化，为核电站的设计方、采购方和锻件制造方提供参考。
1一体化封头锻件制造工艺流程及
成形难点介绍
一体化封头锻件（图1）的主要制造工艺流程