金屬構築成形技術-積分堆疊再一次大變形的概念

最近在網路上看到一個由大陸中科院於2019年所發展的『金屬構築成形技術』，該技術發展源致於中國第四代大型核反應爐用SUS316不銹鋼支撐環，其直徑15.6米並重達150公噸，類似這種大型中空環型件一般有兩種製造方式：

如此巨型的不鏽鋼環型件，按照往常的製造法，都會先鍛出8-9個分段，再用焊接方式將其拼接成為一個完整的鋼環，但很顯然鋼環中的『焊縫』將會成為嚴重影響工件性能的不穩定因素。

就是一般常見法蘭環的鍛造方式，但在超大環型件上就必須先鑄造出比工件還大的母材鋼錠，然後鍛造、壓扁、衝孔、環鍛，根據計算，如需鍛造這具150噸的環型件鋼胚，必須事先鑄造一個250噸的鋼錠，然而鑄錠尺寸越大，各類沙孔、氣孔、偏析、粗晶等鑄造缺陷也會越嚴重，無法滿足實際產品性能要求。

因此大陸中科院發展一種類似鍛造焊合的成形方法，先將表面清潔過的316不銹鋼鑄胚堆疊起來，然後在真空腔體內用電子束焊機對鑄胚疊合處進行焊接。隨後將真空焊接後的胚錠加溫加壓，直到疊合介面完全癒合形成初始胚料。為了獲得更大的胚料，將兩個初始胚料各模製成所需的兩個半圓錠形狀，並再次通過真空電子束焊接後高溫壓合併環鍛軋製成所需的大型環鍛件，成功製造了直徑15.6米一體型不銹鋼支撐環。

整體關鍵為鑄板胚真空焊接前的表面品質，需避免氧化物的生成；疊合層的真空焊接就是為了避免加溫時兩塊金屬間因空氣產生氧化物，然後在焊接溫度區間施加負荷，令兩塊金屬的接觸面變形，金屬原子間重新生成金屬鍵，以使兩塊金屬緊密結合，完成焊接。