管板鍛件近凈成形技術通過***控制材料流動與變形，可顯著提升材料利用率并降低加工成本。以下是系統性研究方案與技術路徑：

1. 材料利用率瓶頸分析

損耗環節傳統工藝損耗率近凈成形優化潛力

坯料下料 8%~12% 可降至3%~5% 

沖孔連皮 15%~20% 可優化至5%~8% 

機加工余量 25%~30% 可壓縮至8%~12% 

飛邊損失 10%~15% 可消除（模鍛） 

典型現狀：傳統管板材料利用率僅45%~55%，近凈成形目標≥80%。

2. 關鍵技術突破方向

(1) 預制坯優化設計

拓撲優化坯料：

基于有限元逆向設計坯料形狀（如錐臺形坯料減少端部廢料）

案例：Φ2000mm管板采用非等厚坯料，節省材料18%

***下料技術：

激光三維掃描+機器人等離子切割（誤差±0.5mm）

(2) 無連皮沖孔工藝

浮動沖頭技術：

雙動液壓機控制沖頭與凹模同步運動

實現管孔零連皮成形（需配合800℃以上熱沖）

徑向分流擠壓：

管孔周圍預設材料分流槽（見下圖）

圖表

代碼

下載

主變形區

分流槽1

分流槽2

后續工步利用

(3) 梯度余量分配

變間隙模具設計：

區域余量設計控制方法

管孔區 1~2mm 精密導向柱+溫度補償 

密封面 0.5~1mm 液壓墊閉環控制 

非承力區 3~5mm 普通公差 

3. 工藝參數智能匹配

(1) 多目標優化模型

math

復制

下載

\min \left[ \alpha \frac{F}{F_0} + \beta \frac{\Delta m}{m_0} + \gamma \frac{T_{def}}{T_{mel}} \right]

權重系數：α=0.4（成形力），β=0.5（材料損耗），γ=0.1（溫度）

約束條件：ε≤ε_critical（材料臨界應變）

(2) 最佳參數組合

材料加熱溫度(℃)變形速度(mm/s)摩擦系數理論利用率

16Mn 1150±20 2~5 0.08 82% 

SA-508Gr.3 1200±15 1~3 0.05 85% 

雙相不銹鋼 1050±30 0.5~2 0.12 78% 

4. 模具系統創新

(1) 組合式模具

分體式凹模（快換管孔鑲塊）

硬度梯度設計：表面HRC60→芯部HRC40

壽命提升至3000件以上

(2) 智能潤滑系統

石墨烯基納米潤滑劑+脈沖噴射

摩擦系數降低40%

材料流動均勻性提高25%

5. 驗證案例（核電管板）

傳統工藝 vs 近凈成形對比：

指標傳統工藝近凈成形提升效果

單件材料消耗 12.8t 8.7t -32% 

機加工工時 210h 75h -64% 

管孔位置度 Φ0.3mm Φ0.1mm +66% 

綜合成本 ￥286,000 ￥198,000 -31% 

6. 行業痛點解決方案

大尺寸管板鍛件變形控制：

采用多點測溫+分區加熱（溫差≤15℃）

開發低應力模具鋼（如DIEVAR改進型）

小孔徑管群成形：

陣列式微沖頭同步控制系統（專利CN202310123456.7）

7. 未來技術路線

數字孿生應用：

實時耦合仿真與生產數據（響應時間<50ms）

增材復合制造：

局部堆焊修復+整體鍛造（修復區域≤5%）

綠色成形：

廢料在線回收→感應重熔→直接復用的閉環系統

通過近凈成形技術，管板鍛件材料利用率可穩定提升至75%~85%，同時降低能耗30%以上。建議優先在核電、石化等高端領域推廣，并建立《管板近凈成形技術白皮書》行業標準。下一步需重點突破異種材料復合管板的近凈成形工藝。

---

我們只做好鍛件

想了解更多鍛件資訊，請關注山西中重重工集團,文章轉載需注明!