CN103406727A - 大型球阀球体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型球阀球体的制造方法，采用圆棒料为毛坯，通过镦粗、冲孔、扩孔、滚圆、碾环工序多步成形，利用棒料镦粗过程，棒料两端的摩擦力导致鼓形的产生，冲孔及扩孔过程可进一步扩大鼓形的鼓出量，在碾环工序之前可以完成轴向方向各部位金属量的分配，该种方法制造大型球阀球体材料利用率高，节省大量的加工时间，组织性能好，质量稳定，特别适合高压系统用零件的生产。

Description

大型球阀球体的制造方法

技术领域

本发明涉及到金属锻造、辗轧等新技术，特别是指一种大型球阀球体的制造方法。

背景技术

球阀以其独有的结构特点而得到广泛的应用，尤其是中大型球阀在海洋与陆地石油、天燃气、核电等行业以及在中高压系统中用量越来越大，而球体则是球阀中的关键零件之一。目前，中大型球阀的使用大部分依赖进口。

国内许多阀门企业生产球体阀门的很少，一些生产球体阀门的企业也只是生产Φ100mm以下的小型球阀为主。一些中大型球阀个别企业的生产停留在传统的加工方法。一是塑性加工的方法，具体过程为用圆钢切断加热锻打成球形实心毛坯，然后进行机械加工。其加工毛坯粗糙、成型差、加工余量大、材料利用率低、能源消耗高、机加工费用大；二是将下料成圆形的钢板在压力机上模压制成形，得到半球形毛坯，然后再对焊成球体毛坯进行机械加工，其材料利用率较高，但需一台大功率的压力机和加热炉以及氩弧焊等设备，加工工艺复杂、检查项目多、性能差；三是传统的铸造方法，需要一套完善的熔炼、浇注等设备，还需要较大的厂房和较多的工人，投资大，工序多，生产工艺复杂，污染环境，产品质量不稳定，每道工序的工人技术水平直接影响产品的质量，球体毛细孔渗漏的问题尚无法彻底解决，而且在机械加工过程中往往因铸造缺陷使其报废，至使生产成本增高，质量无法保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种减少成本消耗、降低报废率、提高质量的大型球阀球体的制造方法。

为解决上述问题，本发明采用的方案是：一种大型球阀球体的制造方法，包括如下步骤：

A)制作棒料：根据规定尺寸切割所需的棒料，并且对其进行加热；

B)棒料墩粗：对棒料高度进行预设值的墩粗；

C)棒料冲孔：对棒料进行冲孔工序，使棒料的中心形成一个通孔，然后进行棒料的平端面工序，最终形成坯料；

D)球面跕板滚圆：在坯料的通孔中设置一根芯轴，然后利用上球面砧板和下球面砧板对坯料进行滚圆工序，从而达到坯料外部和上球面砧板、下球面砧板相贴合；

E)对坯料进行碾环：再次进行平端面工序，将设计好的球形组合主扎模与成型抱辊定位模形成一个球形模体，经过芯辊的加压使坯料在球形模体中进行碾环，使其直径逐步扩大，球形状达到预设尺寸和要求时，停止碾环，制成锻件；

F)对锻件机械加工：按照零件图纸要求，对锻件进行机械加工。

所述的棒料墩粗步骤中，采用3500KN的压力装置对棒料进行墩粗。

所述的平端面工序为将棒料放置在固定的下砧板上，然后通过上砧板的下行对棒料进行相对挤压，将不平整的棒料两端压制平整。

所述棒料的冲孔工序包括冲盲孔和冲通孔两道工序，所述冲盲孔采用下锥形冲头对棒料进行冲盲孔工序，所述冲通孔采用上冲头对棒料进行冲通孔工序。

本发明的有益效果是：有效结合自由锻制坯与环件轧制两个过程，充分发挥了棒料镦粗、冲孔、扩孔过程金属流动特点及环件轧制成形特点，凭借每个成形过程各自的优势，可制造出大型球阀球体零件。使用该方法制造的球体零件生产成本低、组织性能好，材料利用率高。

附图说明

图1是本发明的球阀成形工序示意图。

图2是本发明的棒料截面示意图。

图3是本发明的棒料墩粗示意图。

图4是本发明的棒料下锥形冲头冲盲孔示意图。

图5是本发明的棒料上冲头冲盲孔示意图。

图6是本发明的棒料冲通孔示意图。

图7是本发明的棒料冲通孔后平端示意图。

图8是本发明的坯料球面砧板滚圆示意图。

图9是本发明的坯料球面砧板滚圆后平端面示意图。

图10是本发明的坯料碾轧锻件球形组合主扎模示意图。

图11是本发明的成型抱辊定位模示意图。

图12是本发明的阀门球体零件示意图。

图中：1、上砧板，2、棒料，3、下砧板，4、下锥形冲头，5、上冲头，6、漏盘砧板，7、上球面砧板，8、芯轴，9、下球面砧板，10、成型主模，11、定位抱辊模，12、芯辊，13、坯料。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明所述的一种球阀球体的制造方法进一步的详细描述。

如图1所示，具体的大型球阀球体制造实例如下：第一步，根据零件的尺寸及体积不变的原则，采用锯床下料，如图2所示的棒料2的尺寸为直径×高度为500×1100mm，并对其加热至1150℃，即图1中a；

第二步，如图3所示，棒料2放置于下砧板3上以后，在3500KN压力的作用力下，上砧板1下行，对棒料2进行镦粗，当棒料2高度达到预设值时，上砧板1停止向下运动，即图1中b；

第三步，如图4所示，将第二步骤中镦粗后的棒料2放置于压力装置的下砧板3的下锥形冲头4上，待上砧板1下行，下锥形冲头4对棒料2由下向上进行冲盲孔，待上砧板1行程达到预设值时，上砧板1停止运动，完成下锥形冲头4的冲盲孔工序，即图1中c；

第四步，如5所示，保持下锥冲头4在棒料中的状态，将设置有上冲头5的上砧板1对棒料2由上向下进行冲盲孔，待上冲头5行程达到预设值时，完成上冲头5冲盲工序，即图1中d；

第五步，如图6所示，将第四步骤中的棒料2从下砧板3移开，放置于漏盘砧板6上，上冲头5下行对棒料2进行冲通孔，当上冲头5向下行程达到预设值时，停止下行并回程，冲通孔工序完形成坯料13，即图1中e；

第六步，如图7所示，将第五步骤中成形的坯料13放置于下砧板3上，上砧板1下行，当其行程达到预设值时，停止下行并回程完成平端面工序。即图1中f；

第七步，如图8所示，将芯轴8放入第六步骤中的坯料13通孔中，将套有芯轴8的坯料13放置于下球面砧板9上并保持其轴线位于水平位置，上球面砧板7下行对坯料进行滚圆，上球面砧板7下行前都需要将坯料13旋转角度，重复以上动作，直到坯料的球形侧面各处均与上球面砧板7、下球面砧板9相贴合便可完成该步骤，即图1中g；

第八步，如图9所示，将第七步骤的坯料13置于压力装置的下砧板3上，在3500KN压力的作用力下，上砧板1下行，对坯料13进行平端面工序，当坯料13高度达到工艺设计值时，上砧板1停止向下运动，即图1中h；

第九步，如图10、图11将第八步骤中所生产的坯料13经过重新加热至1180℃，将坯料13套入芯辊12，通过碾轧机进行碾轧，然后由设计好的球形组合主扎模10与成型抱辊定位模11进行粘合，经过芯辊12的加压使坯料13直径逐渐扩大，球形状完全满足并达到预设尺寸及要求，便可停止碾轧；

第十步，对第九步骤中的毛坯按照零件图纸要求进行机械加工，便可得到图12中所符合要求的零件。

本发明所采用的锻压、碾轧新技术，是一种先进的少切屑加工方法，属于塑性加工的新分支，它综合了锻、挤、轧等新工艺特点。与整体模锻成形工艺相比，该工艺是连续局部塑性加工成形新技术、新工艺，可大幅度降低设备吨位和投资、并具有节能节材、生产效率高，产品综合力学性能好等显著技术经济优点。

与其它传统工艺相比，采用碾轧联合的新技术生产球阀球体的关键点在于：(1)合理设计预成形毛坯尺寸可改善球形弧面金属填充及金属流动情况；(2)利用坯料两端与压力机之间的摩擦力，镦粗可使毛坯成鼓形状，再进行冲孔可加大鼓形的鼓出量，然后进行扩孔进一步加大鼓出量；(3)利用球面砧板对坯料进行芯轴滚圆，为辗环工序初期提供更为稳定的接触条件。

上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种大型球阀球体的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：A)制作棒料：根据规定尺寸切割所需的棒料，并且对其进行加热；

B)棒料墩粗：对棒料高度进行预设值的墩粗；

C)棒料冲孔：对棒料进行冲孔工序，使棒料的中心形成一个通孔，然后进行棒料的平端面工序，最终形成坯料；

D)球面跕板滚圆：在坯料的通孔中设置一根芯轴，然后利用上球面砧板和下球面砧板对坯料进行滚圆工序，从而达到坯料外部和上球面砧板、下球面砧板相贴合；

E)对坯料进行碾环：再次进行平端面工序，将设计好的球形组合主扎模与成型抱辊定位模形成一个球形模体，经过芯辊的加压使坯料在球形模体中进行碾环，使其直径逐步扩大，球形状达到预设尺寸和要求时，停止碾环，制成锻件；

F)对锻件机械加工：按照零件图纸要求，对锻件进行机械加工。

2.根据权利要求1所述的大型球阀球体的制造方法，其特征在于：所述的棒料墩粗步骤中，采用3500KN的压力装置对棒料进行墩粗。

3.根据权利要求1所述的大型球阀球体的制造方法，其特征在于：所述的平端面工序为将棒料放置在固定的下砧板上，然后通过上砧板的下行对棒料进行相对挤压，将不平整的棒料两端压制平整。

4.根据权利要求1所述的大型球阀球体的制造方法，其特征在于：所述棒料的冲孔工序包括冲盲孔和冲通孔两道工序，所述冲盲孔采用下锥形冲头对棒料进行冲盲孔工序，所述冲通孔采用上冲头对棒料进行冲通孔工序。

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