[實用新型]一種帶法蘭閥體整體鍛造模具

有效

• 申請號: 201520440701.7
• 申請日: 2015-06-24
• 公開（公告）號: CN204867260U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 孫超;游和清;陳勝
• 申請（專利權）人: 南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司
• 主分類號: B21J13/02
• 分類號: B21J13/02;B21J5/02;B21K1/24
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 何朝旭

技術領域

本實用新型涉及一種鍛造模具，尤其是一種帶法蘭閥體整體鍛造模具，同時還涉及相應的鍛造方法，屬于金屬鍛造技術領域。

背景技術

閥體是閥門上的重要構成部分。根據美國石油協會(AmericanPetroleumInstitute)制定的APISpec6A《井口裝置和采油樹設備規范》標準，石油閥體常常需要在高壓、高腐蝕氣體、高氣密性條件下工作，工況條件惡劣。

長期以來，制造此類帶有法蘭的石油閥體通常有焊接、鑄造及鍛造三種工藝。

(1)焊接閥體——生產流程為：[閥體主體鍛造、機加工；法蘭鍛造、機加工]→[閥體主體、法蘭焊前預熱；焊材預熱]→[閥體主體及法蘭焊接并緩慢冷卻]→[焊后去應力退火]。熱處理后，還需對焊縫部位超聲波探傷及滲透探傷。焊接工藝的缺點是焊縫容易產生氣孔及熱裂紋，焊接后需緩冷及退火熱處理，并且焊接工序復雜，生產效率低，會產生煙霧造成空氣污染，焊接輻射影響施工人員健康。

(2)鑄造閥體——通常采用砂型鑄造，生產的閥體表面粗糙，存在沙眼及氣孔缺陷，需要后續打磨、焊補或機加工清除表面缺陷。如果采用精密鑄造，即溶模鑄造，其鑄件雖尺寸精度高，表面光整，外觀質量好，但由于鑄件在凝固冷卻過程存在熱脹冷縮效應，因此會導致鑄件體積和尺寸縮小，鑄件內部易產生氣孔、夾雜、縮松和裂紋等缺陷。

(3)鍛造閥體——鑒于石油類閥門上所用閥體額定工作壓力在高達13.8MPa～138MPa，針對焊接閥體和鑄鋼閥體存在氣密性不足及承壓不理想、成品合格率不高的缺陷，鍛造工藝生產石油閥體鍛件被越來越多的采用。

中國實用新型專利申請CN104439032A公開了一種閥體鍛造方法，制坯后需要自由鍛錘先鉚鍛圓鋼再壓肩分料，兩端法蘭鍛出后，將閥體主體部分鍛成260°八角形，同時利用壓塊壓槽及整形；之后半模鍛，采用扣壓模鍛出坯體中間八角，利用墊塊控制高度鍛造法蘭；最終還需修整各部分尺寸。此法步驟多，且受制于自由鍛造設備，很難精確控制鍛造下壓量，容易尺寸超差造成鍛件報廢。由于無法很好控制鍛造的形變程度，該鍛造方法不適合生產對形變程度及鍛造溫度敏感的不銹鋼閥體鍛件。并且，由于鍛件成型采用半模鍛工藝，鍛件成品仍需機加工，鍛件流線部分割斷，對閥門總體質量產生不利影響。

中國實用新型專利CN102873239B公開了一種大型閥體全封閉多向整體模鍛成型工藝，可一次鍛造完成閥體整體結構，主要得益于多向模鍛液壓設備。但多向模鍛液壓設備造價高，且所用模具采用全封閉式設計，鍛造過程坯料金屬無變形流動空間，因此要求坯料下料尺寸十分精確：小了——閥體鍛件缺肉，造成閥體報廢；大了——過多的坯料金屬對模具產生超常擠壓應力，鍛件成型不完全，導致模具出現磨損、塌陷失效，甚至模具開裂，壽命極大下降；因此該實用新型具有較大的局限性，難以推廣應用。

據申請人了解，在普通壓機上進行模鍛分為開式和閉式模鍛兩種類型。閉式模鍛適用于軸對稱類的鍛件成型，優點在于減少飛邊材料損耗(飛邊金屬約為鍛件重量的10％～50％，平均約為30％)。閉式模鍛時金屬處于明顯的三向壓應力狀態，在充滿階段，金屬沿水平方向流動基本停止，只有沿豎直方向產生少量的飛邊，在極大的模壓力下，對低塑性材料的成型有利。而石油閥體中法蘭及兩側邊法蘭尺寸大，頸部尺寸小，整個閥體鍛件外形復雜，截面變化大，是典型的三通長軸向鍛件，不適用閉式模鍛生產。

現階段，閥體模鍛工藝均采用開式模鍛，在閥體分模面一周存在飛邊淺池。利用飛邊淺池橋部，增加金屬橫向外流的阻力，迫使更多的金屬沿縱向流動，流入型腔內部，充滿模膛，最后多余的金屬由飛邊處流出。整個模鍛成型過程，金屬沿橫向的外流始終存在。中國實用新型專利文獻CN100567786C公開了一種整體法蘭閥門和閥體的模鍛成型方法，此工藝選用的模具即為典型的開式鍛模。先制坯：材料外徑需大于閥體兩側邊法蘭外徑；中部壓扁，中部壓扁后的厚度大于閥體中法蘭的外徑；制成長度大于閥體兩側邊法蘭方向長度的毛坯。將制坯后的毛坯放在上、下模具中進行模鍛生產。此開式鍛模整個成形過程，金屬沿橫向的外流始終存在，橫向流動的金屬遇到橋部的阻力后，部分金屬繼續沿橫向流動，部分金屬沿縱向流動，填充法蘭區域。如預先無制坯工藝對坯料進行合理分料，必然會使過多金屬外流，導致兩側邊法蘭與中法蘭成型困難，鍛件成型不完全，造成報廢。

實用新型內容