如今钢制锻件大量应用于压力容器产品中, 如法兰、盖、管板等。压力容器用锻件一般采用钢锭或钢坯锻造成型, 然而不论是钢锭还是钢坯, 其材料内部普遍存在结晶区及疏松、气孔、偏析等一系列缺陷。为了克服这些缺陷, 锻件就需要有足够大的变形, 以便打碎材料内部结晶并消除其中的疏松、气孔, 减弱组织偏析, 增加内部组织的致密程度, 从而提高材料力学性能。锻件的这种变形程度用锻造比表示, 具体是指锻坯在变形前截面积与变形后截面积之比。下面介绍几种压力容器常用锻件的锻造比计算方法。
1锻造比的计算方法
1.1饼形锻件
压力容器用管板、法兰盖等都属于饼形锻件, 在锻造过程中一般采用镦粗工艺, 将方形或圆形坯料锻压成饼形锻件。如图1 所示, 锻造比, 公式中:A0—锻坯变形前截面积, D1—锻坯变形后圆截面直径。
1.2环形锻件
压力容器用平焊法兰属于环形锻件, 在锻造过程中一般采用芯棒扩孔工艺, 如图2 所示, 此时锻件变形前后的高度H1与H0近似相等, 锻造比, 公式中: D0—锻坯变形前外直径, d0—锻坯变形前内直径, D1—锻坯变形后外直径, d1—锻坯变形后内直径。
需要注意的是公式 (2) 的前提是锻坯只进行扩孔工序且在变形前后体积未发生明显变化, 但在实际锻造过程中一般需要多道工序, 且体积会发生变化。例如环形法兰的制造, 它需要先将坯料锻压成饼形, 然后冲孔, 最后进行扩孔。如图3所示, 锻坯第一次变形后的高度H1与最终高度H2近似相等, 此时锻件的总锻比, K1、K2 分别为镦粗锻造比和扩孔锻造比, 公式中:A0—锻坯变形前截面积, D1—锻坯一次变形后圆截面直径, d1—锻坯冲孔后内直径, D2—锻坯扩孔后外直径, d2—锻坯扩孔后内直径。
2结语
锻件在实际制造过程中除了锻造比外还要考虑变形方案、模具、变形温度、变形速度等其他因素, 但一般认为锻造比最能反映锻件的质量, 同时它也是锻造工艺中的一个重要参数, 锻件厂在编制锻造工艺时, 需要根据锻造比来选择合适的坯料尺寸, 并确定锻造工序, 所以在锻造行业有着很大的实用价值。
摘要：本文在归纳了2种基本的锻造比计算方法的基础上, 根据压力容器用锻件的实际制造工艺提出了新的锻造比计算公式, 供有关技术人员参考。
关键词：压力容器,锻造比,锻造比计算
参考文献
[1] 杜军毅, 曹晨思.提高大型厚壁容器16Mn R及16Mn R (HIC) 钢力学性能的研究[J].大型铸锻件, 2013 (04) .
[2] 陈学东, 崔军, 章小浒, 关卫和, 寿比南, 谢铁军.我国压力容器设计、制造和维护十年回顾与展望[J].压力容器, 2012 (12) .
[3] 陈学东, 崔军, 章小浒, 杨铁成, 王冰, 寿比南, 谢铁军.基于风险的设计制造技术在国家技术标准中的应用[J].压力容器, 2012 (02) .
[4] 聂颍新.加氢反应器等大型石化容器制造的发展现状[J].压力容器, 2010 (08) .
[5] 董岚枫, 钟约先, 马庆贤, 袁朝龙, 马力深.大型筒体锻件的成形制造技术[J].锻压技术, 2007 (03) .
[6] 王玉台.加氢反应器制造技术的新进展[J].石油化工设备技术, 2006 (05) .