大型锻件FGS锻造

本书为国家出版基金项目，属“关键基础零部件原创技术策源地系列图书”中的一册，书中介绍了由中国一重首席科学家、“中央企业优秀科技创新团队”带头人王宝忠及其“重型高端复杂锻件制造技术变革性创新研究团队”的原创性技术，为国家大型铸锻件原创技术“策源地”建设提供了理论依据，为国家超重型热模锻压力机自主创新工程的实施奠定了坚实基础。

本书是中国一重“重型高端复杂锻件制造技术变革性创新研究团队”心血的结晶与智慧的总结。书中通过大量翔实的试验数据和理论分析，全面阐述了在大型锻件FGS锻造原创性技术路线指引下，在轴类件镦挤成形、各类异形锻件的模锻成形、轻量化易拆装的大型组合模具研制、锻件组织演变及可视化模拟与验证等方面的一系列变革性创新内容与工程应用成果。本书指明了大型锻件塑性成形的发展方向，对系统解决大型锻件塑性成形所存在的材料利用率低、混晶以及因拉应力导致的锻造裂纹等世界性难题，推动大型锻件原创技术策源地建设及装备制造业高质量发展具有重要的指引和参考价值。本书可供大型锻件制造行业的研发、技术、生产人员使用，也可供高等院校相关方向的研究生和教师参考。

序一
序二
前言
第1章大型锻件塑性成形共性技术问题1
1.1材料利用率低1
1.1.1核电水室封头1
1.1.1.1自由锻造1
1.1.1.2胎模锻造5
1.1.2核电主管道7
1.1.2.1实心锻件8
1.1.2.2空心锻件8
1.2混晶10
1.2.1合金钢锻件10
1.2.1.1转子锻件10
1.2.1.2齿轮锻件10
1.2.2不锈钢锻件12
1.2.2.112%Cr转子12
1.2.2.2主管道12
1.2.2.3CENTER整体封头13
1.2.3高温合金锻件18
1.2.3.1镍基转子18
1.2.3.2细晶棒料18
1.3拉应力18
1.3.1外部拉应力19
1.3.1.1主管道19
1.3.1.2不锈钢泵壳20
1.3.2内部拉应力20
1.3.3端部拉应力23
1.3.3.1支承辊23
1.3.3.2转子24
1.3.3.3主管道25
1.3.3.4水室封头26
第2章FGS锻造的提出及内涵31
2.1大型锻件成形方式的演变31
2.1.1自由锻造31
2.1.2仿形锻造31
2.1.2.1锥形筒体32
2.1.2.2接管段34
2.1.2.3华龙一号泵壳38
2.1.3胎模锻造39
2.1.3.1封头40
2.1.3.2管板48
2.1.3.3铰链梁49
2.1.4模锻成形50
2.1.4.1泵壳50
2.1.4.2船用曲柄50
2.1.5挤压成形56
2.1.5.1轴类锻件56
2.1.5.2主管道57
2.1.6复合成形57
2.1.6.1支承环58
2.1.6.2弯刀58
2.2FGS锻造的内涵60
2.2.1FGS锻造技术路线60
2.2.2轴类锻件镦挤成形61
2.2.3“头上长角”的封头类锻件模锻成形62
2.2.4“身上长刺”的筒/管类锻件模锻成形64
2.2.5“空心”及其他难变形锻件的模锻成形64
2.2.6轻量化易拆装的大型组合模具研制65
2.2.7锻件组织演变及“可视化”模拟与验证67
第3章FGS锻造在轴类锻件上的工程应用68
3.1冷轧工作辊68
3.1.1坯料选择68
3.1.2制造方案76
3.1.3成形模拟76
3.1.4模具设计79
3.1.5工程实践79
3.1.6检测结果81
3.1.7推广应用93
3.2Ni基转子试验件94
3.2.1项目背景94
3.2.2试验方案95
3.2.3实验室研究95
3.2.3.1均匀化工艺研究95
3.2.3.2锻造工艺研究104
3.2.3.3镦挤成形工艺研究113
3.2.3.4热处理工艺研究115
3.2.3.5持久试验127
3.2.4试制过程128
3.2.5检测结果129
3.2.5.1晶粒度129
3.2.5.2拉伸与冲击130
3.2.5.3持久性能134
3.2.6项目验收135
3.2.7成果评价135
3.2.8推广应用135
3.3GH4169合金细晶棒料135
3.3.1项目背景135
3.3.2试验方案136
3.3.31∶1试验136
3.3.4检测结果161
3.3.5知识产权164
3.3.6推广前景164
第4章FGS锻造在空心锻件上的工程应用165
4.1不锈钢泵壳165
4.1.1工程背景165
4.1.2材料选择169
4.1.3试验方案171
4.1.3.1坯料制备方案171
4.1.3.2模锻成形方案172
4.1.3.3模锻成形数值模拟174
4.1.3.4热变形参数试验178
4.1.3.5性能热处理方案184
4.1.3.6取样方案190
4.1.4工程试验191
4.1.4.1坯料制备191
4.1.4.2模锻成形197
4.1.4.3性能热处理200
4.1.5检测结果200
4.1.6推广应用201
4.1.7不锈钢锻造泵壳的其他制造方法204
4.2主泵接管207
4.2.1工程背景207
4.2.2试验方案208
4.2.3工程试验216
4.2.4检测结果221
4.2.5对比分析227
4.2.6推广应用229
4.3裤型三通230
4.3.1工程背景230
4.3.2试验方案231
4.3.3工程试验234
4.3.4检测结果237
4.3.5推广应用238
第5章FGS锻造在异形锻件上的工程应用240
5.1快堆支承环240
5.1.1工程背景240
5.1.2试验方案242
5.1.3锻件试验243
5.1.3.1成形模拟243
5.1.3.2模具设计与制造245
5.1.3.3坯料制备247
5.1.3.4复合成形247
5.1.3.5固溶及检测249
5.1.3.6结果分析252
5.1.4焊接试验272
5.1.5对比分析282
5.1.6应用前景285
5.2船用曲柄287
5.2.1工程背景287
5.2.2试验方案289
5.2.3工程试验299
5.2.4检测结果306
5.2.5推广应用307
第6章FGS锻造的推广应用展望308
6.1轴类锻件308
6.1.1支承辊308
6.1.1.1研究对象308
6.1.1.2FGS锻造方案310
6.1.1.3数值模拟311
6.1.2转子314
6.1.2.1坯料设计314
6.1.2.2数值模拟315
6.2“头上长角”的封头类锻件317
6.2.1一体化上封头317
6.2.1.1研究对象317
6.2.1.2模具设计318
6.2.1.3数值模拟318
6.2.2整体下封头322
6.2.2.1研究对象322
6.2.2.2模具设计322
6.2.2.3数值模拟322
6.3“身上长刺”的筒/管类锻件326
6.3.1一体化接管段326
6.3.1.1项目背景326
6.3.1.2研究对象及坯料设计330
6.3.1.3FGS锻造方案335
6.3.1.4数值模拟335
6.3.2主管道340
6.3.2.1国和一号热段A341
6.3.2.2华龙一号热段354
6.4“空心”及其他异形锻件373
6.4.1乏燃料罐373
6.4.1.1项目背景373
6.4.1.2研究对象380
6.4.1.3坯料设计381
6.4.1.4FGS锻造方案383
6.4.1.5成形模拟385
6.4.2风机轴388
6.4.2.1项目背景388
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