佛山兴迪源机械

【作 者】朱智;张立文;崔岩;张驰;李瑞琴

【前 言】

转子屏蔽套是AP 1000核主泵的关键部件之一，将其套装在转子外而，可以防}卜转子与泵内的冷却剂接触，避免转子受到冷却剂的侵蚀，转子屏蔽套的制造和装配精度及质量将直接影响核主泵的正常运转[1]。AP1000核主泵转子屏蔽套具有超薄大径厚比，其制造和装配难度非常大。核主泵转子屏蔽套采用Hastelloy C-276合金薄板经过剪切和焊接工艺制造而成，在装配前，AP 1000转子屏蔽套的直径公差为士0.076 mm，对制造工艺的精度要求非常高[1]。焊接后，转子屏蔽套的表而特别是焊缝区附近会产生凹凸不平的褶皱，即使采用精密剪切和精密焊接，也难以满足精密装配前对转子屏蔽套的高精度要求，而且转子屏蔽套的内部产生较大的残余应力，严重影响后续热套装工艺的精度和质量。

针对剪裁、焊接后转子屏蔽套的精度很难达到套装前高精度的难点，提出了采用精密真空蠕变热胀形技术对焊接后的转子屏蔽套进行误差治理。该技术利用模具和转子屏蔽套间的热膨胀系数差异，在加热及保温过程中，依靠模具的热膨胀力使转子屏蔽套发生永久的塑性及蠕变变形，转子屏蔽套内表而与高精度模具外表而紧密贴合，冷却后转子屏蔽套的尺寸能够达到装配前的高精度要求。由于高温蠕变使转子屏蔽套内部的应力得到松弛，在胀形后，转子屏蔽套内部的残余应力也可以得到消除[2-3]。

真空热胀形的本质是蠕变成形，目前，国内外学者已经针对铝合金和钦合金零件的蠕变成形做了大量的研究，并且将其成功应用于航空航天领域，然而，对转子屏蔽套真空热胀形的研究却很少。

在实际转子屏蔽套的焊接过程中，由于焊缝附近各处膨胀和收缩不均匀，使得焊接后转子屏蔽套沿轴向各处的内径不同，从而导致了真空热胀形时转子屏蔽套各处的胀形间隙不同，研究胀形间隙对转子屏蔽套真空热胀形的影响有助于深刻理解采用真空热胀形技术对焊接后的转子屏蔽套进行误差治理的过程，而且为真空热胀形工艺参数的优化奠定基础。

本文作者利用有限元软件MSC.Marc对核主泵转子屏蔽套的真空热胀形过程进行有限元模拟，计算并分析真空热胀形过程中转子屏蔽套和模具的径向位移变化，预测转子屏蔽套真空热胀形的胀形量和胀形后的内径，研究转子屏蔽套和模具之间不同的胀形间隙尺寸对转子屏蔽套真空热胀形的影响规律，开展真空热胀形工艺实验验证模拟结果的准确性。

【摘 要】利用非线性有限元软件MSC.Marc建立转子屏蔽套真空热胀形过程的二维轴对称热力耦合有限元模型,计算并分析真空热胀形过程中转子屏蔽套和模具的径向位移变化,预测转子屏蔽套的胀形量和胀形后内径。此外,基于建立的有限元模型研究胀形间隙对转子屏蔽套胀形量和胀形后内径的影响。结果表明:对于确定的工艺,在其胀形能力范围内,随着胀形间隙的增大,转子屏蔽套的胀形量线性减小,且胀形后的内径不随胀形间隙的变化而变化。开展转子屏蔽套的真空热胀形实验,验证建立的有限元模型。

【结 论】

1)基于有限元软件MSC.Mar。建立了转子屏蔽套真空热胀形过程的二维非线性轴对称热力祸合有限元模型，计算并分析了真空热胀形过程中转子屏蔽套和模具的径向位移变化，预测转子屏蔽套的胀形量和胀形后的内径。

2)研究胀形间隙对转子屏蔽套真空热胀形的影响，结果表明在胀形能力范围内，转子屏蔽套的胀形量随胀形间隙的增大线性减小，转子屏蔽套胀形后的内径不随胀形间隙的变化而变化，说明在胀形能力范围内，真空热胀形工艺具有较高的稳定性。

3)进行转子屏蔽套真空热胀形工艺实验，模拟结果与实验结果吻合较好，验证有限元模型的准确性。

以下是正文：