本發(fā)明涉及控水設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種高耐磨導(dǎo)流式水嘴主體及其制造方法。

背景技術(shù)：

水嘴是對(duì)水介質(zhì)實(shí)現(xiàn)啟、閉及控制出口水流量和水溫度的一種裝置，是用來(lái)控制水流的大小開(kāi)關(guān)，有節(jié)水的功效。水嘴的更新?lián)Q代速度非?？?，從老式鑄鐵工藝發(fā)展到電鍍旋鈕式的，又發(fā)展到不銹鋼單溫單控水嘴、不銹鋼雙溫雙控水嘴、半自動(dòng)水嘴等。

但現(xiàn)有技術(shù)中的水嘴一般都是銅-鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)鍍鉻而成，由于銅質(zhì)耐中性水蝕卻不耐磨，且銅與鋼間易發(fā)生原電池反應(yīng)，用于生活用水嘴尚無(wú)問(wèn)題，但用于中、重型工業(yè)水控設(shè)備極易發(fā)生爆管、變形、堵塞等問(wèn)題。

因此市面上亟待一種高強(qiáng)度、自耐磨、適應(yīng)不規(guī)則高壓脈沖渾濁水流沖刷、具有導(dǎo)流功能的水嘴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種高強(qiáng)度、自耐磨、適應(yīng)不規(guī)則高壓脈沖渾濁水流沖刷、具有導(dǎo)流功能的高耐磨導(dǎo)流式水嘴主體及其制造方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種高耐磨導(dǎo)流式水嘴主體，由通過(guò)方轉(zhuǎn)圓熱擠旋鍛獲得向內(nèi)孔集中傾斜錐形鍛造流線的水嘴主體和設(shè)置在內(nèi)孔并與水嘴內(nèi)孔向收縮口端輪廓線呈銳角的導(dǎo)流環(huán)，水嘴主體的中部還設(shè)置有水嘴活門(mén)。

一種制造高耐磨導(dǎo)流式水嘴主體的方法，包括以下步驟：

1）預(yù)準(zhǔn)備

①選用鋁青銅銅坯為原材料；

②選用設(shè)置有液壓發(fā)生裝置、旋轉(zhuǎn)推送裝置及風(fēng)冷裝置的鍛造設(shè)備；選用真空電阻爐為始鍛加熱設(shè)備；

③選用設(shè)置有四個(gè)按順序軸線間分別呈90°鍛造錘頭及配套液壓輸出裝置為終鍛及夾持工裝；再選用包括有錐形內(nèi)孔的陶瓷工裝主體、減震襯板與設(shè)置在減震襯板頂部的支撐桿為旋鍛工裝；

2）鍛造

①將鋁青銅銅坯通過(guò)真空電阻爐加熱至高于其理論固溶溫度值70℃~80℃的溫度，保溫按銅坯直徑計(jì)（22d）min/mm~（24d）min/mm的時(shí)間，然后出爐，將銅坯底部固定于旋轉(zhuǎn)推送裝置上；

②通過(guò)液壓發(fā)生裝置推動(dòng)與旋轉(zhuǎn)推送裝置聯(lián)動(dòng)的鍛造錘頭，以每次變形約5%的進(jìn)給量和45%~60%的最終變形比將銅坯擠壓為截面近似方形的鍛造坯，以變形銅坯的一次鍛造變形長(zhǎng)度為一鍛造周期，完成一個(gè)周期內(nèi)最后一次鍛造后鍛造錘頭固定在銅坯表面作為夾具使用；

③以0.25mm/s~0.3mm/s的速度將截面近似方形的鍛造坯在旋轉(zhuǎn)推送裝置與鍛造錘頭聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上沿旋轉(zhuǎn)軸線向陶瓷工裝主體內(nèi)孔內(nèi)推進(jìn)；

④在陶瓷工裝主體內(nèi)孔的出口處設(shè)置風(fēng)冷裝置，以3bar~5bar的壓力吹出氮?dú)庵评洌?/p>

⑤重復(fù)步驟②~④至整根銅坯鍛造完成；

⑥將鍛造好的銅坯在鍛造完成后10min內(nèi)采用-85~-75℃，保溫1.5h~2h冰冷處理；然后采用300℃~320℃，保溫按銅坯直徑計(jì)（22d）min/mm~（24d）min/mm的時(shí)間，進(jìn)行回火處理，獲得所需鍛造件；

3）成型

①將2）中步驟⑥獲得的鍛造件采用機(jī)械加工方式加工成水嘴；

②將導(dǎo)流環(huán)放置至與水嘴內(nèi)孔向收縮口端輪廓線呈銳角的位置，并通過(guò)保護(hù)氣氛下釬焊固定；

③以180℃~200℃，8h~10h的工藝進(jìn)行去應(yīng)力處理，即獲得所需高耐磨導(dǎo)流式水嘴主體。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：前期技術(shù)中常采用不銹鋼、鑄鐵、塑料、黃銅、鋅合金材料等，從材料上就忽視了大中型環(huán)保水控設(shè)備的使用壽命及可靠性，主要采用不斷維護(hù)更換配件的方式進(jìn)行功能保持，但隨著時(shí)代的推衍和發(fā)展，原有技術(shù)的這種高頻率維護(hù)及基礎(chǔ)性能的欠缺已不再能滿(mǎn)足現(xiàn)有中、重型工業(yè)節(jié)控水領(lǐng)域?qū)λ斓拈L(zhǎng)壽命、高可靠性要求，鋁青銅雖有應(yīng)用于水嘴領(lǐng)域，但直接采用坯料摳制一方面浪費(fèi)較大，別一方面也不能完全發(fā)揮該材料在水嘴領(lǐng)域應(yīng)用的性能極限，本發(fā)明通過(guò)采用方轉(zhuǎn)圓熱擠旋鍛的方式使坯料內(nèi)具有錐形旋轉(zhuǎn)向內(nèi)收緊的鍛造流線，這也是現(xiàn)有技術(shù)中未有先例的，尤其是鍛造過(guò)程中的旋鍛部分使本發(fā)明具有了應(yīng)對(duì)水流無(wú)規(guī)則旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的針對(duì)性（常規(guī)技術(shù)中的高端水嘴一般也僅采用熱鍛獲得直線型流線，對(duì)性能有一定改良但不具有應(yīng)對(duì)水流無(wú)規(guī)則旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的針對(duì)性）；同時(shí)本發(fā)明突破常規(guī)技術(shù)中鍛造溫度要高于材料理論固溶溫度值100℃~180℃的溫度的理論定勢(shì)，在長(zhǎng)期實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)沉淀硬化不銹鋼不同于其它鋼種，在高于固溶溫度值70℃~80℃（一般材料的淬火溫度）時(shí)已具有相當(dāng)?shù)乃苄?，且這時(shí)進(jìn)行鍛造，流線改變更為明顯和規(guī)則，且采用液壓裝置擠壓的形式進(jìn)行變形也有助于控制內(nèi)裂紋的產(chǎn)生（現(xiàn)有常規(guī)鍛造一般采用沖擊式，對(duì)加熱不足的銅坯易產(chǎn)生鍛造裂紋），同時(shí)液壓裝置擠壓也使材料在塑性變形時(shí)釋放的溫度更穩(wěn)定可控，使始鍛溫度相較于一般鍛造更加穩(wěn)定和精確，也為后面的旋鍛打好了基礎(chǔ)；由于熱鍛時(shí)坯料呈方形，易夾緊，當(dāng)與陶瓷工裝主體的圓錐形內(nèi)孔接觸并旋轉(zhuǎn)擠壓時(shí)，方形棱邊的旋轉(zhuǎn)變形遠(yuǎn)大于圓柱坯料的變形，使得最終獲得的水嘴流線曲度更大、傾斜角度更大，應(yīng)對(duì)無(wú)規(guī)則水流的沖刷能力更強(qiáng)；焊接的導(dǎo)流環(huán)可以最大程度上使水流的流向沿導(dǎo)流環(huán)引導(dǎo)的方向，這個(gè)方向更是理論上控制了鍛造流線的水嘴本體最能承受及適應(yīng)的水流方向，從根本上提升了本發(fā)明的壽命及可靠性，并在一定程度上防止了堵塞的發(fā)生。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的工裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的左示圖；

圖中：水嘴主體1、水嘴活門(mén)2、導(dǎo)流環(huán)3、陶瓷工裝主體4、減震襯板5、支撐桿6、鍛造錘頭7、液壓輸出裝置8。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種高耐磨導(dǎo)流式水嘴主體，由通過(guò)方轉(zhuǎn)圓熱擠旋鍛獲得向內(nèi)孔集中傾斜錐形鍛造流線的水嘴主體1和設(shè)置在內(nèi)孔并與水嘴內(nèi)孔向收縮口端輪廓線呈銳角的導(dǎo)流環(huán)3，水嘴主體1的中部還設(shè)置有水嘴活門(mén)2。

一種制造高耐磨導(dǎo)流式水嘴主體的方法，包括以下步驟：

1）預(yù)準(zhǔn)備

①選用鋁青銅銅坯為原材料；

②選用設(shè)置有液壓發(fā)生裝置、旋轉(zhuǎn)推送裝置及風(fēng)冷裝置的鍛造設(shè)備；選用真空電阻爐為始鍛加熱設(shè)備；

③選用設(shè)置有四個(gè)按順序軸線間分別呈90°鍛造錘頭7及配套液壓輸出裝置8為終鍛及夾持工裝；再選用包括有錐形內(nèi)孔的陶瓷工裝主體4、減震襯板5與設(shè)置在減震襯板5頂部的支撐桿6為旋鍛工裝；

2）鍛造

①將鋁青銅銅坯通過(guò)真空電阻爐加熱至高于其理論固溶溫度值70℃~80℃的溫度，保溫按銅坯直徑計(jì)（22d）min/mm~（24d）min/mm的時(shí)間，然后出爐，將銅坯底部固定于旋轉(zhuǎn)推送裝置上；

②通過(guò)液壓發(fā)生裝置推動(dòng)與旋轉(zhuǎn)推送裝置聯(lián)動(dòng)的鍛造錘頭7，以每次變形約5%的進(jìn)給量和55%的最終變形比將銅坯擠壓為截面近似方形的鍛造坯，以變形銅坯的一次鍛造變形長(zhǎng)度為一鍛造周期，完成一個(gè)周期內(nèi)最后一次鍛造后鍛造錘頭7固定在銅坯表面作為夾具使用；

③以0.28mm/s的速度將截面近似方形的鍛造坯在旋轉(zhuǎn)推送裝置與鍛造錘頭7聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上沿旋轉(zhuǎn)軸線向陶瓷工裝主體4內(nèi)孔內(nèi)推進(jìn)；

④在陶瓷工裝主體4內(nèi)孔的出口處設(shè)置風(fēng)冷裝置，以4bar的壓力吹出氮?dú)庵评洌?/p>

⑤重復(fù)步驟②~④至整根銅坯鍛造完成；

⑥將鍛造好的銅坯在鍛造完成后10min內(nèi)采用-80℃，保溫2h冰冷處理；然后采用310℃，保溫按銅坯直徑計(jì)（23d）min/mm的時(shí)間，進(jìn)行回火處理，獲得所需鍛造件；

3）成型

①將2）中步驟⑥獲得的鍛造件采用機(jī)械加工方式加工成水嘴；

②將導(dǎo)流環(huán)3放置至與水嘴內(nèi)孔向收縮口端輪廓線呈銳角的位置，并通過(guò)保護(hù)氣氛下釬焊固定；

③以190℃，9h的工藝進(jìn)行去應(yīng)力處理，即獲得所需高耐磨導(dǎo)流式水嘴主體。

根據(jù)本實(shí)施例生產(chǎn)的水嘴，可承受不高于60mpa的超高水壓，能長(zhǎng)時(shí)用于水利工程或天然水工業(yè)凈水為自來(lái)水的進(jìn)口水嘴等需要長(zhǎng)時(shí)耐高壓、抗堵塞的工業(yè)環(huán)境；本發(fā)明的局限在于受旋鍛工藝所限，只能用于直管型水嘴，不適用于彎管型水嘴。

實(shí)施例2

整體與實(shí)施例1相同，差異之處在于：

2）鍛造

②通過(guò)液壓發(fā)生裝置推動(dòng)與旋轉(zhuǎn)推送裝置聯(lián)動(dòng)的鍛造錘頭7，以每次變形約5%的進(jìn)給量和45%的最終變形比將銅坯擠壓為截面近似方形的鍛造坯；

③以0.25mm/s的速度將截面近似方形的鍛造坯在旋轉(zhuǎn)推送裝置與鍛造錘頭7聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上沿旋轉(zhuǎn)軸線向陶瓷工裝主體4內(nèi)孔內(nèi)推進(jìn)；

④在陶瓷工裝主體4內(nèi)孔的出口處設(shè)置風(fēng)冷裝置，以3bar的壓力吹出氮?dú)庵评洌?/p>

⑥將鍛造好的銅坯在鍛造完成后10min內(nèi)采用-75℃，保溫1.5h冰冷處理；然后采用300℃，保溫按銅坯直徑計(jì)（22d）min/mm的時(shí)間，進(jìn)行回火處理，獲得所需鍛造件；

3）成型

③以180℃，8h的工藝進(jìn)行去應(yīng)力處理，即獲得所需高耐磨導(dǎo)流式水嘴主體。

根據(jù)本實(shí)施例生產(chǎn)的水嘴，可承受不高于57mpa的超高水壓，能長(zhǎng)時(shí)用于水利工程或天然水工業(yè)凈水為自來(lái)水的進(jìn)口水嘴等需要長(zhǎng)時(shí)耐高壓、抗堵塞的工業(yè)環(huán)境。

實(shí)施例3

2）鍛造

②通過(guò)液壓發(fā)生裝置推動(dòng)與旋轉(zhuǎn)推送裝置聯(lián)動(dòng)的鍛造錘頭7，以每次變形約5%的進(jìn)給量和60%的最終變形比將銅坯擠壓為截面近似方形的鍛造坯；

③以0.3mm/s的速度將截面近似方形的鍛造坯在旋轉(zhuǎn)推送裝置與鍛造錘頭7聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上沿旋轉(zhuǎn)軸線向陶瓷工裝主體4內(nèi)孔內(nèi)推進(jìn)；

④在陶瓷工裝主體4內(nèi)孔的出口處設(shè)置風(fēng)冷裝置，以5bar的壓力吹出氮?dú)庵评洌?/p>

⑥將鍛造好的銅坯在鍛造完成后10min內(nèi)采用-85℃，保溫2h冰冷處理；然后采用320℃，保溫按銅坯直徑計(jì)（24d）min/mm的時(shí)間，進(jìn)行回火處理，獲得所需鍛造件；

3）成型

③以200℃，10h的工藝進(jìn)行去應(yīng)力處理，即獲得所需高耐磨導(dǎo)流式水嘴主體。

根據(jù)本實(shí)施例生產(chǎn)的水嘴，可承受不高于61mpa的超高水壓，能長(zhǎng)時(shí)用于水利工程或天然水工業(yè)凈水為自來(lái)水的進(jìn)口水嘴等需要長(zhǎng)時(shí)耐高壓、抗堵塞的工業(yè)環(huán)境。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，僅為了使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。