大型筒體鍛件是核電、石化、火電、煤化工以及航天航空壓力容器中的關(guān)鍵部件。目前，國內(nèi)在大型筒體鍛件制造方面主要采用普通的實心鋼錠來生產(chǎn)，其制造工藝流程是：倒棱下料壓鉗口—粗鐓切除水冒口—鐓粗沖孔—芯棒拔長—馬杠擴孔—精鍛。用這種方法制造大型筒體鍛件，工序多，火次多，內(nèi)部組織缺陷多，成形質(zhì)量不易控制，外部尺寸余量大，鋼錠的利用率低，不能滿足今后綠色、環(huán)保、低碳、減排的要求。利用空心鋼錠制造大型筒體鍛件具有節(jié)材、節(jié)能和短流程等許多實心鋼錠無法比擬的優(yōu)勢。空心鋼錠的應(yīng)用是解決我國大型筒體鍛件綠色制造和產(chǎn)品大型化趨勢的一個重要途徑。

本文先通過數(shù)值模擬、物理實驗、理論分析對空心鋼錠鐓粗進行了系統(tǒng)研究，得出了空心鋼錠鐓粗與空心鋼錠錠型之間的關(guān)系，初步得出了空心鋼錠鐓粗的適用范圍和鐓粗的許可壓下量。

通過數(shù)值模擬研究了鐓粗、芯軸拔長、馬杠擴孔三種工藝對空心鋼錠球形、徑向、軸向、切向空洞缺陷鍛合的作用效果和影響規(guī)律，并對徑向空洞缺陷和軸向空洞缺陷進行了鐓粗實驗驗證，數(shù)值模擬與物理實驗結(jié)果得到了很好的吻合，研究表明空心鋼

錠的開坯鍛造工藝可不選用鐓粗，直接進行芯軸拔長或馬杠擴孔。最后通過數(shù)值模擬以及生產(chǎn)經(jīng)驗得出了馬杠擴孔和芯軸拔長的合理工藝參數(shù)，并通過直接芯軸拔長—馬杠擴孔和擴孔開坯—反復(fù)鐓拔—擴孔成形兩種不同工藝組合進行利用空心鋼錠制造筒體鍛件的數(shù)值模擬，反復(fù)鐓拔的模擬過程充分利用上述研究得出的空心鋼錠鐓粗理論，鐓粗和拔長工序得到了很好的銜接。通過對兩種不同工藝的模擬研究，初步得出了復(fù)合加載對鍛件最終成形的影響。

本文研究結(jié)果為利用空心鋼錠制造筒體鍛件的工藝制定提供了參考，同時也為由鍛件反推空心鋼錠錠型提供了依據(jù)。