核电薄壁三通热挤压成形工艺研读与思考

文献核心内容概述

孙立明等人的这篇文献聚焦于核电用薄壁三通的热挤压成形工艺，明确指出薄壁三通的生产工艺与厚壁三通存在本质区别。传统厚壁三通常采用多道次、大变形量的热挤压或锻造成形，而薄壁三通由于壁厚较薄、刚度低，在成形过程中极易出现失稳起皱、壁厚减薄超标等缺陷。该研究通过系统工艺试验，提出了“单道模多次淬水挤压成形”的工艺路线，并给出了关键工艺参数的控制范围。

关键技术参数解读

文献中明确给出了三个核心工艺参数，这些参数对指导实际生产具有重要意义。

工艺原理与工程实践结合

淬水冷却的作用机理

文献中提到的“淬水”并非传统意义上的淬火硬化，而是指在热挤压过程中，对模具及已成形部位进行强制冷却，以维持变形区与非变形区之间的温度差。这一操作的核心目的是利用温度差异控制金属流动。高温区域塑性好、变形抗力低，易于流动成形；低温区域则提供刚性支撑，防止管壁失稳。在实际生产中，淬水深度与下模侧面边线等高，意味着冷却区域精确覆盖了支管根部与主管连接处的过渡区，这是应力集中最敏感的部位。

压下量的选择依据

每道次压下量控制在原材料壁厚的2倍左右，这一数据来源于对材料失稳临界条件的试验验证。薄壁管在轴向压缩下容易发生屈曲，其临界应力与壁厚平方成正比。当压下量超过壁厚的2.5倍时，试验中观察到明显的起皱现象；而低于1.5倍时，成形效率显著下降，且由于道次增加，管材温降过快，反而导致后续道次变形困难。因此，2倍壁厚的压下量是一个兼顾成形质量与效率的最优区间。

常见缺陷与对策

在薄壁三通热挤压成形中，最常见的缺陷包括：

• 起皱：主要发生在支管根部圆弧过渡区。对策是严格控制每道次压下量，并确保淬水冷却深度准确，使过渡区获得足够的刚性支撑。
• 壁厚减薄超标：多发生在支管顶部。原因往往是原材料壁厚偏小或压下量分配不均。对策是严格按设计壁厚选取原材料，并在模具设计时适当增加顶部圆角半径，降低金属流动阻力。
• 表面划伤：由于多次淬水，模具与管材之间反复摩擦，易产生划痕。对策是保证模具表面光洁度，并使用高温润滑剂。

学习心得与启示

这篇文献虽然发表于2014年，但其工艺思路至今仍有很强的参考价值。核电管件对质量要求极高，任何工艺参数的偏差都可能导致批量报废。文献中通过大量工艺试验来验证参数的做法值得学习，而非仅仅依赖理论计算。尤其值得注意的是，作者强调了薄壁与厚壁三通工艺路径的根本差异，这一点在工程实践中常被忽视。很多技术人员习惯于将厚壁件的成形经验直接套用到薄壁件上，结果导致失稳问题频发。该文献为薄壁三通的工艺开发提供了清晰的路线图，也提醒我们在面对不同壁厚等级的产品时，必须重新审视工艺设计的底层逻辑。