封头是锅炉和压力容器上的重要承压元件,它广泛应用于电力、化工、石油、核能等行业。随着经济的发展,对能源尤其是电力需求的巨大增长,电站用锅炉机组容量由100MW发展到1000MW,锅炉汽包的压力也由3.82MPa发展到27.56MPa。封头的壁厚及尺寸随之趋于大型化,目前,国内外对于大尺寸厚壁半球形封头都采用热成形法进行加工。长期的生产实践中,各企业形成了对封头成形工艺的经验计算方法,但这些方法存在着较大的误差,不能很好地指导实践。本文采用数值模拟的方法,对成形过程进行模拟,对影响封头成形质量的主要工艺参数进行分析与优化。本文首先介绍了国内外对于板料成形的研究进展,以及厚壁封头热成形过程数值模拟的国内研究现状。指出了厚壁封头热成形过程数值模拟的重要意义。本文系统地进行了锅炉用DIWA353钢在再结晶温度以上,不同应变速率条件下的高温热压缩实验。获得了其高温下的真应力-真应变数据。并据此求得了DIWA353钢的热变形激活能,考虑温度及应变速率对其流变应力的影响,建立了高温下稳态流变应力的本构方程。从而为有限元模拟提供了真实的材料性能数据。本文根据弹粘塑性有限元法的基本原理,利用DIWA353钢高温下的本构方程,通过有限元软件ABAQUS6.6-3对直径2000mm,厚度130mm封头的热成形过程进行了有限元模拟。分析了成形过程中的应力、应变、接触力、厚度、温度等的变化;从成形性,贴模性,回弹三方面对封头的成形质量进行了评价,并与真实加工测得的数据进行了对比,与实际情况吻合较好。通过有限元模拟的方法,对影响封头热成形质量的主要工艺参数进行了研究,采用极差分析的方法分析了不同工艺参数对封头减薄率的影响规律。通过方差分析的方法对各个影响因素的显著性进行了评价。在选定参数的变化范围内,摩擦的影响最为显著。