一种深孔阀门内孔一次成型的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锻造技术领域，具体地说涉及一种深孔阀门内孔一次成型的方法。
【背景技术】
[0002]在石油天然气管道上采用的高压阀门，阀体成凸型,孔深230mm,孔内径105mm,孔外径130mm，壁厚12.5mm,由于应用在石油管道上，产品的密度和抗压强度都要比一般的阀门更为严格。现在石油管道上常用的阀门都是采用精铸阀门阀体，但是，密度、抗压强度远远不及锻造的阀体。铸造件密度差，有气孔、砂眼，抗压力低。有的厂家采用开式锻造高压阀门，但因模具窄，在其它条件相同的条件下，金属向模腔内流动的阻力越大，金属温度降低也越严重，故冲满模膛越困难，这种方法只能将圆钢锻成实心，且加工费力，浪费原材料。由于此种阀门孔深、壁薄、异形、孔内两侧有导向柱，很难一次成型。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决上述问题而提供了一种深孔阀门内孔一次成型的方法。
[0004]本发明的技术方案是这样实现的:一种深孔阀门内孔一次成型的方法，包括以下步骤:
(1)、制坯:选用圆钢，根据产品成型的比例、重量，通过锻造比计算出下料长度，锻造比的计算公式为:
阀门体下料重量/6.165/0.13/0.13=下料长度
预锻出与阀体相应的高度，预锻时始锻温度为1000-1200°C，终端温度> 850°C，使用750kg的空气锤，压力是1000kg，在温度为1100°C、时间10-20秒内完成制坯；
(2)、粗锻:制作粗锻模具，粗锻模具设计成阀体底部的形状，内孔锻成半孔，计算好阀体变形尺寸需要的压力，温度保持在900-1100°C，时间20-40秒，使用5吨电液锤，压力6000kg，变形比例80%，使产品锻成深孔的一半，锻件水平投影面积及阀体变形尺寸所需压力计算如下:
锻件水平投影面积 S=21*13+25*12+6*6*6.28+6.5*6.5*6.28 =1064.41cm2
实际阀体变形尺寸需要压力G=1064.41*4/1000=4.257吨；
(3)、精锻成型:选用2吨快锻锤，压力是2500kg，锻件水平投影面积及阀体变形尺寸所需压力计算如下:
锻件水平投影面积 S=19*13+5.5*5.5*6.28=436.97 cm2 实际阀体变形尺寸需要压力G=436.97*4+1000=1.75吨
制作精锻模具，在模心部钻4_的出气孔，使材料在深孔模内就容易达到所需高度，锻件孔内加用木渣与石墨乳膨胀，使模具与锻件好分离不夹模，木渣石墨乳合成比例为木渣:石墨:水=10:1:1，精锻的过程中，锻件温度为990°C，快速进行打击，完成深孔的完全锻造； (4)、模具脱离:锻件在高温时用木渣快速燃烧产生气体，温度达到200?500°C，推动模具与锻件快速脱离，完成阀门内孔成型。
[0005]本发明的有益效果是:与现有技术相比，本发明采用在锻造过程中采用预锻半孔精锻半孔的方法，可以使阀门内孔一次成型，达成节能降耗的目的，且锻件密度高、抗压强度大，大大节约了原材料。
【附图说明】
[0006]图1为本发明的阀门阀体挤压变形尺寸变化图。
【具体实施方式】
[0007]为了更好地理解与实施，下面详细说明一种深孔阀门内孔一次成型的方法，包括以下步骤:
(1)、制坯:本实施例选用直径为130的圆钢，在锻件成型前，根据产品成型的比例、重量，根据锻造比计算出下料长度，本例阀门体下料重量为27kg，根据锻造比公式:27kg/6.165/0.13/0.13=259mm，得出下料长度为249mm，预锻出与阀体相应的高度，预锻时始锻温度为11501:，终端温度8501:，使用750kg的空气锤，压力是1000kg，温度1100°C、时间15秒内完成制还；
(2)、粗锻:制作粗锻模具，粗锻模具设计成阀体底部的形状，内孔锻成半孔，在粗锻时不能改变圆钢原有的流线方向，要顺着圆钢原有的流线锻孔，因圆钢在轧制过程中形成顺圆钢长度的流线，如果锻孔改变了圆流线，阻力大，变形慢；计算好阀体变形尺寸需要的压力，温度保持在1000°C，时间30秒，使用5吨电液锤，压力6000kg，使产品锻成深孔的一半。锻件水平投影面积及阀体变形尺寸所需压力计算如下:
锻件水平投影面积 S=21*13+25*12+6*6*6.28+6.5*6.5*6.28 =1064.41cm2
实际阀体变形尺寸需要压力G=1064.41*4/1000=4.257吨；
(3)、精锻成型:选用2吨快锻锤，压力2500kg，锻件水平投影面积及阀体变形尺寸所需压力计算如下:
锻件水平投影面积 S=19*13+5.5*5.5*6.28=436.97 cm2 实际阀体变形尺寸需要压力G=436.97*4+1000=1.75吨
当阀体半成品时，余下就是孔的高度，就需要在锻件温度不低于980° -1000°内才能完成。在模心部钻成4mm的出气孔，使材料在深孔模内就容易达到所需高度，模内透气减少压力易走料，锻件孔内加用木渣与石墨乳膨胀，使模具与锻件好分离不夹模，木渣石墨乳合成一定比例:木渣10:石墨1:水1，精锻的过程中，锻件温度为990°C，快速进行打击，完成深孔的完全锻造；
(4)、模具脱离:锻件在高温时用木渣快速燃烧产生气体，温度达到500°C，推动模具与锻件快速脱离，达到不夹模，锻件无损伤的目的。
[0008]阀体变形尺寸不同需要的压力也不同。阀门阀体挤压变形尺寸变化(如图1)，从图中可看到，挤压尺寸随着挤压次数的增加而慢慢变大，模具与挤压件的温度是随挤压次数而逐渐升高的，挤压(40-50)个锻件之后，尺寸趋于稳定，为0 2.055-0 2.06从挤压开始到尺寸稳定尺寸变化0.03-0.035mm,这时模具温度达到150°C以上，由于模具温度升高，使模腔热膨胀约0.03mm，热状态和冷透后锻件的尺寸差0.04-0.05mm之间，挤压件的形状愈复杂，变形程度和挤压力愈大，发热程度也愈剧烈，尺寸波动的幅度也愈大，挤压力度分三次，一次750 kg压力预锻，压力是100kg ;二次5吨快锻锤精锻，压力是6000kg，第二阶段的变形比例为80% ;三次2吨电液锤粗锻，压力是2500kg。采用的锻锤压力均大于工件所需压力，从而使工件的锻造达到合理的效果。
[0009]模锻锤吨位G (t)公式 G=KF/1000
其中:F-包括飞边(按仓部宽度的1/2计算)及连皮在内的锻件水平投影面积(c m2)；K——钢种系数，低碳合结钢(如:45#、20CrMnTiH系数是4)
第一阶段开始从变形到坯料与模膛侧壁接触为止，变形力的增加相对较慢，变形比例为20%。第二阶段是由第一阶段结束到金属完全冲满模膛为止，此阶段变形力比第一阶段末可增大2-3倍，变形比例为80%。第三阶段坯料基本上已成为不变形的缸体，只有在极大的模压力下使端部的金属产生变形流动，此产品孔深230_，内侧有两倒向柱，出模角度
1.5°。
[0010]本工艺方法可达到的经济效益:年节省材料640吨，生产8万件，每件节省8公斤原料，按现在市场每吨3000元计算，可节省192万元。加工费每件按40元计算，8万件，可节省320万元，一年可为国家和企业节省512万元。
【主权项】
1.一种深孔阀门内孔一次成型的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)、制坯:选用圆钢，根据产品成型的比例、重量，通过锻造比计算出下料长度，锻造比的计算公式为: 阀门体下料重量/6.165/0.13/0.13=下料长度 预锻出与阀体相应的高度，预锻时始锻温度为1000-1200°C，终端温度> 850°C，使用750kg的空气锤，压力是1000kg，在温度为1100°C、时间10-20秒内完成制坯； (2)、粗锻:制作粗锻模具，粗锻模具设计成阀体底部的形状，内孔锻成半孔，计算好阀体变形尺寸需要的压力，温度保持在900-1100°C，时间20-40秒，使用5吨电液锤，压力6000kg，变形比例80%，使产品锻成深孔的一半，锻件水平投影面积及阀体变形尺寸所需压力计算如下: 锻件水平投影面积 S=21*13+25*12+6*6*6.28+6.5*6.5*6.28=1064.41cm2 实际阀体变形尺寸需要压力G=1064.41*4/1000=4.257吨； (3)、精锻成型:选用2吨快锻锤，压力2500kg，锻件水平投影面积及阀体变形尺寸所需压力计算如下: 锻件水平投影面积 S=19*13+5.5*5.5*6.28=436.97 cm2 实际阀体变形尺寸需要压力G=436.97*4+1000=1.75吨 制作精锻模具，在模心部钻4_的出气孔，使材料在深孔模内就容易达到所需高度，锻件孔内加用木渣与石墨乳膨胀，使模具与锻件好分离不夹模，木渣石墨乳合成比例为木渣:石墨:水=10:1:1，精锻的过程中，锻件温度为990°C，快速进行打击，完成深孔的完全锻造； (4)、模具脱离:锻件在高温时用木渣快速燃烧产生气体，温度达到200?500°C，推动模具与锻件快速脱离，完成阀门内孔成型。
【专利摘要】本发明提供了一种深孔阀门内孔一次成型的方法，包括以下步骤：（1）、制坯：选用合适直径的圆钢，预锻时始锻温度为1150℃，终端温度850℃，在温度1100℃、时间15秒内完成制坯；（2）、粗锻：制作粗锻模具，内孔锻成半孔，温度保持在1000℃，时间30秒，使用5吨电液锤，使产品锻成深孔的一半；（3）、精锻成型：完成深孔的完全锻造；（4）、模具脱离。本发明采用在锻造过程中采用预锻半孔精锻半孔的方法，可以使阀门内孔一次成型，达成节能降耗的目的，且锻件密度高、抗压强度大，大大节约了原材料。
【IPC分类】B21J5-02, B21J1-02, B21J5-10
【公开号】CN104607581
【申请号】CN201510058785
【发明人】王淑军, 刘占东
【申请人】烟台金源钢制品有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月5日