CN102615505A - 封头铸造后气压胀形方法及装置 - Google Patents

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CN102615505A CN2012101053223A CN201210105322A CN102615505A CN 102615505 A CN102615505 A CN 102615505A CN 2012101053223 A CN2012101053223 A CN 2012101053223A CN 201210105322 A CN201210105322 A CN 201210105322A CN 102615505 A CN102615505 A CN 102615505A
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陈海峰
李九良
张士玺
张功学
乔丽洁
李瑞虎
雷静
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Abstract

本发明涉及一种封头铸造后气压胀形方法及装置，是一种利用气压胀形使铸件结晶组织细化，提高强度的方法和装置，属于压力容器制造技术领域。将合金按照设计要求比例配制并熔化，使加热至浇注温度的金属熔体浇注于由铸造上模、底座、型芯构成的铸型中，在浇注过程中，经过型芯内部设置的主气管将铸型中的气体抽出，使型腔内部的压力小于大气压。当与铸造上模接触的金属熔体温度低于结晶温度10～360度时，将铸造上模迅速更换为胀形上模，更换后的胀形上模型腔表面与封头最终外形尺寸相同，通过设置于型芯中的主气管向封头毛坯型腔内逐渐充入压力气体，在压力气体的胀形作用下，封头毛坯产生热塑性变形，最终形成与胀形上模内腔一致的形状。

Description

封头铸造后气压胀形方法及装置
技术领域
本发明涉及一种封头铸造后气压胀形方法及装置，尤其是一种利用气压胀形技术使铸件结晶组织细化，提高强度的方法和装置，属于压力容器制造技术领域。
背景技术
封头成形加工是压力容器制造过程中的重要组成部分，其质量直接决定了压力容器的安全。目前小型封头主要采用钢板直接冲压成形技术，大型封头由于受冲压设备加工能力的限制，只好采用钢板分瓣冲压，再精确切割，经过组对后焊接成形。造成大型封头加工过程中材料利用率低、生产效率低、焊缝处强度低、劳动强度大等问题。
发明内容
为了解决大型封头加工过程中材料利用率低、生产效率低、焊缝处强度低、劳动强度大等问题，本发明提出一种封头铸造后气压胀形方法及装置。
本发明解决其问题所采用的方法是：将合金按照设计要求比例配制并熔化，使加热至浇注温度的金属熔体浇注于由铸造上模、底座、型芯构成的铸型中，在浇注过程中，关闭与压力气源联通的阀门，打开真空泵及与之相连的阀门，经过型芯内部设置的主气管将铸型中的气体抽出，使型腔内部的压力小于大气压。当与铸造上模接触的金属熔体温度低于结晶温度10～360度时，将铸造上模迅速更换为胀形上模，更换后的胀形上模型腔表面与封头最终外形尺寸相同，但要在胀形上模型腔位于封头圆筒外侧设置高度小于80毫米，宽度小于60毫米的环形槽用于固定封头毛坯，然后关闭真空泵及其与之相连接的阀门，打开压力气源及其与之相连接的阀门，通过设置于型芯中的主气管向封头毛坯型腔内逐渐充入压力气体，在压力气体的胀形作用下，封头毛坯产生热塑性变形，最终形成与胀形上模内腔一致的形状。
封头毛坯由法兰和较小的凸形封头构成。凸形封头部分外形与将要制造的封头零件相似，外形尺寸小于封头零件直径的二分之一，壁厚是封头零件的两倍以上；法兰部分的直径与将要制造的封头零件直径相同，法兰外侧设置高度小于80毫米，宽小于60毫米的环状外沿，而且法兰的高度大于其环状外沿的高度；根据封头零件的实体体积，按照变形前后体积相等原则确定封头毛坯的浇铸体积。
实现封头铸造后气压胀形的装置是将内部设置主气管且透气性的型芯和铸造上模分别固定在底座上，型芯内部的主气管向下穿过底座后分别经过阀门与压力气源和真空泵相连接，主气管与底座之间密封固定连接；而且底座与铸造上模密封可拆卸连接，底座由数根柱状支撑件固定在高于地面1米的位置。在底座上开有垂直浇注通道，浇注通道上端与封头毛坯法兰的边沿处连通，下端与可以垂直对开的弯浇道接通，弯浇道可拆卸的连接于底座下表面。在垂直浇注通道周围接近底座下表面处设置冷却水道，冷却水道的进口位于底座的下表面，出口位于底座的侧面。在浇注完成后，通入冷却水，使该处的金属最先凝固，以防止在气压胀形过程中封头毛坯内部未凝固的金属从浇口反喷出去，造成事故。
铸造上模和胀形上模的接近型腔表面的位置分别设置温度传感器，用于检测封头加工过程中温度情况。底座与胀形上模刚性密封连接。
胀形完成后，关闭与压力气源连接的阀门，将弯浇道拆卸，从底座下表面处将浇口切除，就可将成形的封头移走。
该发明的有益效果是：大型封头制造工艺简化，有望实现机械化生产，材料消耗下降，大幅度降低劳动强度，提高了生产效率。
附图说明：
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明
图1是封头毛坯铸造示意图
图2是封头气压胀形示意图
图中1.温度传感器2.出口3.弯浇道4.进口5.底座6.主气管7.型芯8.阀门9.真空泵10.阀门11.压力气源12.封头毛坯13.铸造上模14.封头零件15.胀形上模
具体实施方式
将合金按照设计要求比例配制并熔化，使加热至浇注温度的金属熔体浇注于由铸造上模(13)、底座(5)、型芯(7)构成的铸型中，在浇注过程中，关闭与压力气源(11)联通的阀门(10)，打开真空泵(9)及阀门(8)经过型芯内部设置的主气管(6)将铸型中的气体抽出，使型腔内部的压力小于大气压。当与铸造上模(13)接触的金属熔体温度低于结晶温度10～360度时，将铸造上模迅速更换为胀型上模(15)，更换后的胀形上模(15)型腔与封头最终外形尺寸相同，但要在胀形上模(15)型腔位于封头圆筒外侧设置高度小于80毫米，宽度小于60毫米的环形槽用于固定封头毛坯，然后关闭真空泵(9)及阀门(8)，打开阀门(10)接通压力气源(11)，通过设置于型芯中的主气管(6)向封头毛坯型(12)腔内逐渐充入压力气体，在压力气体的胀形作用下，封头毛坯(12)产生热塑性变形，最终形成与胀形(15)上模内腔一致的形状。
封头毛坯(12)由法兰和较小的凸形封头构成，凸形封头部分外形与将要制造的封头零件(14)相似，外形尺寸小于封头零件(14)直径的二分之一，壁厚是封头零件(14)的两倍以上；法兰部分的直径与将要制造的封头零件(14)直径相同，法兰外侧设置高度小于80毫米，宽小于60毫米的环状外沿，而且法兰的高度大于其环状外沿的高度；根据封头零件(14)的实体体积，按照变形前后体积相等原则确定封头毛坯(12)的浇铸体积。
实现封头铸造后气压胀形的装置是将内部设置主气管(6)且透气性的型芯(7)和铸造上模(13)分别固定在底座(5)上，型芯(7)内部的主气管(6)向下穿过底座(5)后分别经过阀门(10)、阀门(8)与压力气源(11)和真空泵(9)相连接，主气管(6)与底座(5)之间密封固定连接；而且底座(5)与铸造上模(13)密封可拆卸连接，底座(5)由数根柱状支撑件固定在高于地面1米的位置。在底座(5)上开有垂直浇注通道，浇注通道上端与封头毛坯(12)法兰的边沿处连通，下端与可以垂直对开的弯浇道(3)接通，弯浇道(3)可拆卸的连接于底座(5)的下表面。在垂直浇注通道周围接近底座(5)下表面处设置冷却水道，冷却水道的进口位于底座(5)的下表面，出口位于底座(5)的侧面，在浇注完成后，通入冷却水，使该处的金属最先凝固，以防止在气压胀形过程中封头毛坯(12)内部未凝固的金属从浇口反喷出去，造成事故。
在铸造上模(13)和胀形上模(15)的接近型腔表面的位置分别设置温度传感器(1)，用于检测封头加工过程中温度情况。底座(5)与胀形上模(15)刚性密封连接。

Claims (6)

1.封头铸造后气压胀形方法，将合金按照设计要求比例配制并熔化，使加热至浇注温度的金属熔体浇注于由铸造上模、底座、型芯构成的铸型中，在浇注过程中，关闭与压力气源联通的阀门，打开真空泵及与之相连的阀门，经过型芯内部设置的主气管将铸型中的气体抽出，使型腔内部的压力小于大气压，其特征是：当与铸造上模接触的金属熔体温度低于结晶温度10～360度时，将铸造上模迅速更换为胀形上模，更换后的胀形上模型腔表面与封头最终外形尺寸相同，但要在胀形上模型腔位于封头圆筒外侧设置高度小于80毫米，宽度小于60毫米的环形槽用于固定封头毛坯，然后关闭真空泵及其与之相连接的阀门，打开压力气源及其与之相连接的阀门，通过设置于型芯中的主气管向封头毛坯型腔内逐渐充入压力气体，在压力气体的胀形作用下，封头毛坯产生热塑性变形，最终形成与胀形上模内腔一致的形状。
2.根据权利要求1所述封头铸造后气压胀形方法，其特征是：封头毛坯由法兰和较小的凸形封头构成，凸形封头部分外形与将要制造的封头零件相似，外形尺寸小于封头零件直径的二分之一，壁厚是封头零件的两倍以上；法兰部分的直径与将要制造的封头零件直径相同，法兰外侧设置高度小于80毫米，宽小于60毫米的环状外沿，而且法兰的高度大于其环状外沿的高度；根据封头零件的实体体积，按照变形前后体积相等原则确定封头毛坯的浇铸体积。
3.根据权利要求1所述封头铸造后气压胀形的装置，其特征是：将内部设置主气管且透气性的型芯和铸造上模分别固定在底座上，型芯内部的主气管向下穿过底座后分别经过阀门与压力气源和真空泵相连接，主气管与底座之间密封固定连接。
4.根据权利要求3所述封头铸造后气压胀形的装置，其特征是：底座与铸造上模密封可拆卸连接，底座由数根柱状支撑件固定在高于地面1米的位置；在底座上开有垂直浇注通道，浇注通道上端与封头毛坯法兰的边沿处连通，下端与可以垂直对开的弯浇道接通，弯浇道可拆卸的连接于底座下表面，在垂直浇注通道周围接近底座下表面处设置冷却水道，冷却水道的进口位于底座的下表面，出口位于底座的侧面。
5.根据权利要求3所述封头铸造后气压胀形的装置，其特征是：铸造上模和胀形上模的接近型腔表面的位置分别设置温度传感器，用于检测封头加工过程中温度情况。
6.根据权利要求3所述封头铸造后气压胀形的装置，其特征是：底座与胀形上模刚性密封连接。
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PB01 Publication
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