專利名稱：整體法蘭閥門閥體模鍛成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種整體模鍛法蘭閥門、特別是涉及一種整體法蘭閥門閥體的模鍛成型加工鍛造工藝方法。
背景技術(shù)：
已有的閥體模鍛成型方法都是采取單向模鍛工藝，采取依次下料、預鍛、終鍛、切邊過程，下料后的預鍛是將棒材敦成外徑和長度與要加工的工件最大外徑和長度相當?shù)闹?，再放到上下模具之間進行單向模鍛終鍛成型。預鍛只是為了改變材料的性能。終鍛單向模鍛過程。由于單向模鍛只在上下模具上方向下單向受力，所以只能加工一個方向或部位變形比例比較小的工件。鍛鋼法蘭閥門的閥體的模鍛，長期以來國內(nèi)外閥門制造商由于受熱模鍛工藝條件所限，法蘭閥門的閥體一直采取閥體主體與法蘭分別鍛造加工后焊接一起。在設計制造美國API602《緊湊型鍛鋼閥門》標準及中國JB/T7746《縮徑鍛鋼閥門》標準閥門產(chǎn)品時，閥體在兩側(cè)邊部和中部上方三個方向都有法蘭，而且法蘭與相鄰部位比例相差比較大，所以模鍛法蘭閥門的閥體加工工藝，只能采用國內(nèi)外閥門制造商長期以來采用兩邊的法蘭與閥體主體部分分別模鍛，再焊接在一起的工藝，形成焊接結(jié)構(gòu)法蘭閥門，如圖2所示。此工藝形成的法蘭閥門結(jié)構(gòu)，由于焊接帶來的焊縫腐蝕隱患，減小了閥體的強度，增加了無損探傷工序。焊接法蘭閥門生產(chǎn)工藝[閥體主體鍛造、機加工；二側(cè)法蘭鍛造、機加工]→[焊前閥體、法蘭預熱處理]→[二側(cè)法蘭閥體焊接]→[熱處理消除熱應力]→[焊縫X光探傷、著色滲透探傷]→[精加工]→[組裝試壓出廠]。
如采取整體模鍛的閥體，可以采用多方向的模鍛工藝及模具，這樣的模具設計復雜、成本高，要單獨設計模鍛設備，模鍛設備造價高、加工工藝比較復雜，而且操作復雜、制造成本比較高。國內(nèi)外石油化工企業(yè)所采用的易燃易爆高溫高壓閥門對閥體要求十分嚴格，由于鑄鋼、鑄鐵閥門所造成的鑄件缺陷，近幾年來用戶及制造商大量采用鍛鋼結(jié)構(gòu)閥門，有力推動閥門鍛造技術(shù)發(fā)展，世界最發(fā)達的國家已采用了3萬噸級鍛壓機，三向模鍛技術(shù)如圖4所示，鍛造大型或復雜閥門鍛件。目前，國內(nèi)外閥門行業(yè)對DN≤50mm API型鍛鋼閥門采用三種形式，螺紋連接圖3-1，承插焊連接圖3-2，焊接法蘭閥門圖3-3，國內(nèi)外對于焊接法蘭閥門采用螺紋承插焊形式普通閥體與法蘭焊接，而普通閥體鍛造采用普通鍛造設備；壓力400T、460T、1600T、3150T，單向模鍛技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是要解決已有模鍛加工法蘭閥門閥體要分體模鍛再焊接的問題和整體模鍛成本高、工藝工裝設備復雜的技術(shù)問題，提供一種操作方便、成本低，利用單向模壓設備和模具加工結(jié)構(gòu)形狀復雜的整體法蘭閥門閥體模鍛加工工藝方法。
本發(fā)明采用普通鍛壓設備，單向模鍛技術(shù)(參見如圖5所示)，鍛造整體模鍛法蘭閥門閥體毛坯。本發(fā)明的整體法蘭閥門閥體模鍛成型方法，是依次采取下料、預鍛、終鍛、切邊，其特征在于下料后進行預鍛初形毛坯，是將材料外徑預鍛成大于閥體兩側(cè)邊法蘭的外徑，再將中部壓扁，中部壓扁的厚度大于閥體中法蘭的外徑，制成長度大于閥體兩側(cè)邊法蘭方向長度的初形毛坯(稱為制坯)，將制坯后初形毛坯放到上、下模具中進行單向模鍛的終鍛，終鍛后進行切邊。進一步對于小口徑的法蘭閥門由于兩側(cè)的邊法蘭距離中法蘭比較接近，為了保證單向模鍛過程余量充分同時向兩個接近的法蘭位置流動排出廢料，在邊法蘭和中法蘭之間的上下模具邊緣之間留有間隙，單向模鍛過程保證余量有效向相鄰的邊法蘭和中法蘭兩個法蘭位置及間隙流動，有利于下道工序切邊模具切邊。在生產(chǎn)不銹鋼閥門或相對于壓力機噸位的大口徑整體模鍛法蘭閥體的方法中，還要在預鍛后用粗終鍛的上下模具對初形毛坯進行單向模鍛的粗終鍛，并切除粗終鍛后的毛邊，再用精終鍛的上下模具進行單向模鍛的精終鍛，精終鍛后進行切邊整形。
本項發(fā)明只用普通單向壓力機就可以加工生產(chǎn)整體法蘭閥門閥體毛坯，小于50mm鍛鋼閥門可分別采用400T-3000T壓力機，單向模鍛整體閥體，鍛壓API602標準碳鋼、合金鋼、不銹鋼整體模鍛法蘭閥門。本發(fā)明整體模鍛法蘭閥門閥體采用的一個模鍛法蘭整體。從本發(fā)明與已有的法蘭閥門制造工序來看，形成整體模鍛法蘭閥門大大簡化由于焊接帶來的焊前預熱，焊后熱處理、焊接無損檢驗等工序，縮短了制造周期，減少了熱加工工時及昂貴的無損檢測費用，從根本上消除焊縫帶來的安全隱患。與多方向的模鍛工藝及模具相比，大大簡化了模具設計，大大降低了模具成本，不用單獨設計模鍛設備，降低了模鍛設備造價、簡化了加工工藝及操作過程、大大降低了加工成本。


圖1是采用本發(fā)明模鍛技術(shù)制造的整體法蘭閥門的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是采用已有分體模鍛技術(shù)制造的鍛鋼閥體的法蘭與閥體主體焊接在一起的焊接法蘭閥門剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3-1是已有內(nèi)螺紋閥門(不帶兩側(cè)法蘭)的閥體剖視結(jié)構(gòu)圖；圖3-2是已有承插焊閥門(不帶兩側(cè)法蘭)的閥體剖視結(jié)構(gòu)圖；圖3-3是已有法蘭閥門(法蘭與閥體焊接)的閥體剖視結(jié)構(gòu)圖。
圖4是三向模鍛示意圖；圖5是單向模鍛示意圖。
圖6是已有技術(shù)單向模鍛出的承插焊法蘭閥門閥體主體(不含兩側(cè)邊法蘭)示意圖；圖7是本發(fā)明工藝生產(chǎn)出的整體法蘭閥門閥體示意圖；圖8是本發(fā)明工藝生產(chǎn)出的小口徑(輕型)整體法蘭閥門閥體示意圖。
圖9是已有單向模鍛工藝加工法蘭閥門閥體主體(不含兩側(cè)邊法蘭)各過程成型的示意圖，其中9-1下料的棒料、9-2是預鍛敦粗的形狀，9-3是上下模單向模鍛終鍛后的閥體主體正面示意圖，9-4是上下模單向模鍛終鍛后的閥體主體左面示意圖，9-5是切邊后的閥體主體正面示意圖，9-6是切邊后的閥體主體左面示意圖。
圖10是本發(fā)明工藝方法加工整體法蘭閥門閥體各過程成型的示意圖，其中10-1下料的棒料、10-2是預鍛敦粗的形狀、10-3是初鍛中部壓扁后的形狀主視圖、10-4是初鍛中部壓扁后的形狀左視圖、10-5是上下模單向模鍛終鍛(或粗終鍛)后的整體閥體正面示意圖，10-6是上下模單向模鍛終鍛(或粗終鍛)后的整體閥體左面示意圖。10-7上下模單向模鍛精終鍛后的整體閥體正面示意圖，10-8是上下模單向模鍛精終鍛后的整體閥體左面示意圖。10-9終鍛再切邊后的整體閥體正面示意圖，10-10是終鍛再切邊后的整體閥體左面示意圖。下面結(jié)合實例及附圖進一步說明本發(fā)明的技術(shù)整體鍛造法蘭閥門閥體(含二側(cè)邊法蘭)工藝。
具體實施例方式普通閥體毛坯(不含二側(cè)邊法蘭)稱為“多枝型”鍛件(如圖6所示)，模鍛就比較困難了，而整體法蘭閥門閥體毛坯稱為“分支多枝形”鍛件，形狀復雜系數(shù)被稱為復雜級，因此采用已有的閥體鍛造工藝過程(如圖9所示過程)是無法實現(xiàn)的。如圖7、8所示兩側(cè)邊法蘭與中法蘭形成的區(qū)域，a、b、c、d處三向擠壓廢邊料無法排除，造成折疊，漲胎或模具體腔鍛打不滿。兩側(cè)法蘭厚度與鍛件厚度之比超過鍛件形狀復雜系數(shù)要求，采用已有的單向模鍛技術(shù)難度極大。
實施例一、一種本發(fā)明的整體法蘭閥門閥體模鍛成型方法，同樣是采取根據(jù)閥體用料及余量下料；對下出的棒料(圖10中的10-1)進行預鍛初形毛坯，先是將棒料外徑φ預鍛(敦成)φ1(φ2)成大于閥體兩側(cè)邊法蘭外徑形狀(圖10中的10-2)，再將中部壓扁，中部壓扁的厚度b1大于閥體中法蘭的外徑，制成長度L2(L1變成L2)大于閥體兩側(cè)邊法蘭方向長度的初形毛坯(簡稱為制坯，見圖10中的10-3、10-4)，將初形毛坯放到上、下模中進行單向模鍛的終鍛(圖10中的10-5、10-6)，終鍛后進行切邊形成整體法蘭閥門閥體(見圖10中的10-9、10-10)。對于小口徑的法蘭閥門的閥體，由于兩邊的邊法蘭距離中法蘭比較接近(見圖8)，為了保證單向模鍛過程余量充分同時向兩個接近的法蘭位置流動，而排出廢料(見圖8中的A)，在縱橫法蘭之間的上下模具邊緣之間留有間隙量，單向模鍛過程保證余量有效向相鄰的縱橫兩個法蘭位置充分流動，有利于下道工序切邊模具切邊。圓鋼下料尺寸要滿足行腔及飛邊量，下料尺寸太小充不滿體腔，過大不成型，損壞模具浪費材料。
實施例二、一種小口徑或輕型整體法蘭閥門閥體模鍛鍛造成型工藝方法下料后進行預鍛，是將棒料外徑預鍛成大于閥體兩側(cè)邊法蘭的外徑，再將中部壓扁，中部壓扁的厚度大于閥體中法蘭的外徑，制成長度大于閥體兩側(cè)邊法蘭方向長度的初形毛坯(稱為制坯)；小口徑的法蘭閥門由于兩側(cè)的法蘭距離中法蘭比較接近，在縱橫法蘭之間的上下模具邊緣之間留有間隙量，將制坯后毛坯放到上、下模中進行單向模鍛的終鍛，單向模鍛過程保證余量有效向相鄰的縱橫兩個法蘭位置充分流動，終鍛后進行切邊。
本發(fā)明是在閥體中法蘭與兩側(cè)法蘭內(nèi)側(cè)空間根據(jù)厚度不同補充不同厚度筋板、此筋板為鍛造工藝需要，制造者在滿足設計要求條件下可通過冷工藝手段切除或保留，從而滿足鍛造工藝要求。
實施例三、一種本發(fā)明的奧氏體不銹鋼整體法蘭閥門閥體模鍛鍛造成型工藝方法。
在生產(chǎn)不銹鋼閥門或相對于壓力機噸位的大口徑整體模鍛法蘭閥體的方法中，還要在預鍛后用粗終鍛的上下模具對毛坯進行單向模鍛的粗終鍛，并切除粗終鍛后的毛邊，再進行單向模鍛的精終鍛，精終鍛后進行切邊整形。奧氏體不銹鋼由于受導熱系數(shù)，鍛造溫度，材料變形抗力(硬化傾向性)塑性低等條件限制其可塑性最低，不銹鋼鍛件的高溫變形抗力大，普通閥體鍛件同一臺重量形狀相同的鍛件，鍛造不銹鋼的重擊次數(shù)比碳鋼增加50％，鍛模壽命是碳鋼1/5，不同類別的不銹鋼差異更大，更主要的是與鍛件的大小及復雜程度密切相關(guān)，而普通不銹鋼鍛件鍛造也是十分困難的。
本發(fā)明奧氏體不銹鋼對整體模鍛閥門法蘭閥門、采用普通壓力機單向模鍛技術(shù)，鍛壓不同規(guī)格奧氏體不銹鋼整體模鍛法蘭閥門閥體毛坯，具體工藝如下1)下料下料尺寸要滿足型腔及廢邊量、下料尺寸太小，充不滿體腔，過大不成型損壞模具，浪費材料。
2)初預鍛預鍛將下料的棒料φ(長L)敦粗φ1(長L1)，要滿足二側(cè)邊法蘭預鍛量，φ1大于閥體兩側(cè)邊法蘭外徑，L1要滿足閥體預鍛量。
3)預鍛出初形制坯再將中部壓扁，中部壓扁的厚度b1大于閥體中法蘭的外徑，制成長度L2大于閥體兩側(cè)邊法蘭方向長度的初形毛坯。
L2、φ2、b1制坯的尺寸是整體法蘭閥門閥體成型的關(guān)鍵，是控制的關(guān)鍵工序參數(shù)。H的尺寸保證閥體高度預鍛量。
4)粗終鍛鑒于不銹鋼特殊材料變形抗力大變形困難過載出現(xiàn)折疊或裂紋現(xiàn)象，增加預鍛步驟和用粗終鍛上下模具進行單向模鍛的粗終鍛。粗終鍛時，閥體預鍛厚度＞閥體毛坯實際厚度，其過盈量按不同口徑閥體制定相應的工藝尺寸。
5)切邊粗終鍛產(chǎn)生的廢邊(參見圖10中的10-5、10-6)進行第一次切邊形成整體模鍛法蘭閥門閥體初型。
6)精終鍛經(jīng)初終鍛及切邊成型的整體模鍛閥體毛坯進入精終鍛上下模具最終成型(參見圖10中的10-7、10-8)。
7)切邊修整切除多余廢邊修整成型(參見圖10中的10-9、10-10)。
整體模鍛法蘭閥門閥體的鍛造毛坯，采用本發(fā)明的鍛造工藝，改進預鍛工序，增加制坯工序和終鍛(粗終鍛和精終鍛)工序，根據(jù)毛坯形狀系數(shù)，材料變形系數(shù)不同，相應的終鍛(粗終鍛)，精鍛工序可舍取，利用普通鍛壓設備，單相模鍛技術(shù)鍛造“分枝多枝型”復雜鍛件，在采用新鍛造工藝技術(shù)同時必須反復驗證，形成整體模鍛法蘭閥門毛坯鍛造工藝參數(shù)。粗預鍛、圓直徑尺寸滿足二側(cè)法蘭預鍛量，長度滿足閥體預鍛量，制坯b1的尺寸保證閥體寬度預鍛量，H的尺寸保證閥體高度預鍛量，最終建立在預鍛制坯的精度控制，是精鍛成型的關(guān)鍵(參見圖10中的10-3、10-4)。
權(quán)利要求
1.一種整體法蘭閥門閥體模鍛成型方法，是采取依次下料、預鍛、終鍛、切邊，其特征在于下料后進行預鍛初形毛坯，是將材料外徑預鍛成大于閥體兩側(cè)邊法蘭的外徑，再將中部壓扁，中部壓扁的厚度大于閥體中法蘭的外徑，制成長度大于閥體兩側(cè)邊法蘭方向長度的初形毛坯，將初形毛坯放到上、下模中進行單向模鍛的終鍛，終鍛后進行切邊。
2.如權(quán)利要求1所說的整體法蘭閥門閥體模鍛成型方法，其特征在于在邊法蘭與中法蘭之間的上下模具邊緣之間留有間隙，單向模鍛過程余量向相鄰的邊法蘭和中法蘭位置及上下模具邊緣之間的間隙流動。
3.如權(quán)利要求1所說的整體法蘭閥門閥體模鍛成型方法，其特征在于在預鍛后用粗終鍛的上下模具對初形毛坯進行單向模鍛的粗終鍛，并切除粗終鍛后的毛邊，再用精終鍛的上下模具進行單向模鍛的精終鍛，精終鍛后進行切邊整形。
全文摘要
解決分體模鍛再焊接的問題和整體模鍛成本高問題，本發(fā)明的整體法蘭閥門閥體模鍛成型方法，是下料后進行預鍛初形毛坯，是將材料外徑預鍛成大于閥體兩側(cè)邊法蘭的外徑，再將中部壓扁，中部壓扁的厚度大于閥體中法蘭的外徑，制成長度大于閥體兩側(cè)邊法蘭方向長度的初形毛坯，對初形毛坯進行單向模鍛并切邊。對于小口徑閥體在邊法蘭和中法蘭之間的上下模具邊緣留有間隙。不銹鋼閥體對初形毛坯進行粗終鍛，切邊后再精終鍛。用普通單向壓力機就生產(chǎn)整體法蘭閥門閥體，大大降低了加工成本。
文檔編號B21K1/00GK1981952SQ20061004670
公開日2007年6月20日 申請日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月22日
發(fā)明者楊安生 申請人:大連大洋閥門研究發(fā)展有限公司