整体封头锻造工艺是核电设备制造的关键技术,采用锻造工艺制得的整体封头具有良好的力学性能。通过数值模拟手段对工艺进行开发能够提高工艺设计水平,缩短研发周期,降低生产成本。本文对整体封头的锻造工艺进行了数值计算,对设备试制中可能出现的问题进行了预测和分析,主要研究结果有以下几个方面。第一步制盆在恒温和变温两种条件下的计算结果显示,两种情况下,都能够得到符合尺寸要求的平底盆。恒温下,平底盆底部直径大于4700mm,高度约1300mm,底厚在860mm左右;变温下,平底盆张口略大,法兰高度比恒温计算下减少了60mm-100mm。恒温下和变温下,一个锻造循环后的等效应变分布都存在一定的不均匀性,恒温下法兰部位变形量大于变温下法兰部位的变形量,恒温下大变形区呈“环形”分布;变温下大变形区呈“层状”分布。单次砧下压时,在锻件内部形成的静水压力区的形状类似于一个椭球体,其长半轴沿着上砧长度方向,短半轴沿着上砧宽度方向,随着下压量的增加,其形状会有所变化,恒温下,静水压力区的分布要小于变温时的情况。根据锻件变形特点,将第二步制盆分为两个阶段,在第一阶段,沉底盆底部的静水压力区呈“哑铃”状,底部外表面受拉应力;在第二阶段,“哑铃”状的分布逐渐均匀。变温下静水压力值比恒温情况下的值大。恒温下完成锻造后,法兰部位等效应变在8.42%到54.1%之间;变温情况下,法兰部位等效应变在1.71%到62.2%之间,变温下的等效应变分布更不均匀。由于第一步制盆变温计算结果显示锻件法兰高度比恒温条件下减少了60mm-100mm,建议适当增加原始坯料的高度以保证最终沉底盆锻件法兰上下端面留有足够的加工余量。晶粒度预测试验的结果表明,整体封头在加热之前,法兰部位晶粒度细化了1到2级,为了将锻造后得到的细化晶粒保持下来,1050℃下的加热时间必须控制在2小时以内,其它锻造过程中,加热温度控制在1200℃以下有利于控制产品的晶粒度。拉伸过程中,“台阶”产生的原因是由于拉伸变形的不均匀,大变形区减薄量太大造成,通过优化沉底盆参数解决“台阶”问题,结果表明这对改善顶盖厚度减薄不均起到了一定的作用;对三种不同的拉伸量进行了对比,认为拉伸量控制在760mm左右是合适的。