CN103551476A - 一种耐蚀合金法兰锻造均匀成型工艺及模具 - Google Patents

Abstract

本发明属于耐蚀合金锻造加工领域，涉及一种耐蚀合金锻造法兰均匀成型工艺及模具。采用预锻+终锻两次成型工艺，预锻模具内腔与成型模具小头内腔体积相同，尺寸上具有根据设定变形量的对应性；预锻模具的外径A1与终锻模具的大头内腔直径A具有根据设定变形量的对应性；预锻模具具有法兰大头直径可以超出预锻模具一定的量，锻造时可以锻至法兰大头外圆A2超出模具外圆A1，后续锻造倒圆过程中，坯料回填充型至法兰大头上下端的圆角Rc处；耐蚀合金法兰成型时法兰大头和法兰小头的变形量可以按照设定的变形量，实现准确均匀控制。同时，有效解决了耐蚀合金法兰在预成型时出现的法兰大头下部充不满问题，解决了法兰上下部分均匀成型问题。

Description

一种耐蚀合金法兰锻造均匀成型工艺及模具

技术领域

本发明属于耐蚀合金锻造加工领域。尤其涉及一种耐蚀合金锻造法兰均匀成型工艺及模具。

背景技术

耐蚀合金指含高Cr（17%~25%）、高Ni（40%~50%）、高Mo（2%~5%）的合金。其具有高温强度高，塑、韧性好，耐腐蚀性能好等特点，因此，广泛应用于石油化工、烟气脱硫、煤化工、盐化工、油气田开采等领域，成为不可缺少的金属耐蚀材料。

耐蚀合金法兰目前普遍采用自由锻造的方式进行生产，由于耐蚀合金变形抗力大，一般需要多火次锻造成型，锻造时一般先将法兰小头锻造出来，然后回炉，经过高温加热后再锻造大头，此时小头已经没有变形量。而经过高温加热，法兰小头晶粒比较粗大，而最后锻造的大头晶粒细小。传统工艺下耐蚀合金法兰锻件各部分性能不一致，影响其抗腐蚀性能和质量一致性。

文献“Incoloy 825镍基合金法兰锻造工艺的研究”中报道了耐蚀合金法兰的锻造成型工艺，其研究了三种锻造工艺，其中第二种工艺采用预锻——终锻二次成型，没有考虑预锻模具的外径对法兰大头变形的控制，其预锻模具没有设定外径尺寸以控制法兰大头的最终变形量。其采用的第三种工艺“局部拔长+预锻+终锻”工艺中，预锻模具的法兰大头外径尺寸是受模具外径尺寸限制的，在锻造过程中，法兰大头下部很难充满整个模具，造成锻坯缺肉，文献第55页的法兰锻坯图（图h）也明显显示出，法兰大头的R角处缺肉，R角接近R40。法兰锻坯机加工过程中，法兰大头因底部圆角要加工掉圆角部分，法兰大头因底部圆角要加工掉10~20mm，材料利用率低，生产成本增加。

现有技术锻造耐蚀合金法兰存在缺陷的一个重要原因是其所设计的预锻模具大头外径尺寸是封闭式的，预锻模具结构复杂，锻造过程中，材料不易充满至模具直角处。

发明内容

为了克服现有技术采用的预锻模具不足，本发明的目的在于提供一种耐蚀合金法兰锻造均匀成型工艺及模具，准确控制法兰最后成型的均匀变形量，实现法兰大头和小头的组织一致性，同时解决法兰大头下部充不满问题，从一般锻造时法兰大头约R40的圆角充型至R6，节约材料，降低加工余量，提高材料利用和生产效率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本技术方案采用预锻+终锻两次成型工艺；所需成型的法兰大头的外径为A，法兰小头的高度为E，法兰小头的上端直径为B，法兰小头的下端直径为C；设计有预锻模具和终锻磨具；所述终锻模具具有一个大头内腔和一个小头内腔，大头内腔和小头内腔相互连通；所述预锻模具有一个圆锥形内腔，预锻模具内腔圆锥面与预锻模具底面的夹角为80°～88°，方便锻造时耐蚀合金法兰脱模；预锻模具内腔圆锥面与预锻模具上平面之间的过渡圆角为RA1，RA1的值在R25mm～R35mm之间，有效防止最终成型时折叠；所述圆锥形内腔与终锻模具小头内腔体积相同，且尺寸上具有根据设定变形量的对应性；预锻模具的外径为A1，高度为E1，法兰成型时控制均匀变形量为X，1.15≤X≤1.35，预锻模具内腔上端直径B1与终锻模具小头内腔上端直径B有对应关系： B1=                                                

；预锻模具内腔下端直径C1与终锻模具小头内腔下端直径C有对应关系：C1=

；预锻模具高度E1与终锻模具小头内腔高度E有对应关系：E1=X×E，预锻模具的外径A1与终锻模具大头内腔直径A有对应关系：A1=

；使用预锻模具墩粗过程中，法兰大头直径墩粗至A2，A2=（1.05～1.1）×A1，再带预锻模具倒圆至预锻模具外径尺寸A1，以实现法兰大头Rc圆角的充分成型。

技术方案中，预锻模具的圆锥形内腔体积与终锻模具小头内腔的体积相同。预锻模具的圆锥形内腔尺寸与终锻模具内腔有对应关系，可以确保锻造过程中，需要形成的法兰整体具有一样的变形量。背景技术中的方案，要么不具备成型时法兰大头尺寸的控制，要么不具备成型时充型的完整性。且背景技术中的方案，都不具备在终锻模具内形成时，法兰大头和小头获得均匀一致的变形量（变形量范围:锻造比1.15～1.35），而通过本技术方案对模具的设计，可以确保充型完整性，并且通过预锻模具和终锻模具尺寸的对应性设计，能够达到法兰在终锻模具内成型时，法兰大头和小头的变形量均匀一致（变形量范围:锻造比1.15～1.35）。

采用以上技术方案，进行耐蚀合金法兰锻造时，可以通过预锻模具和终锻模具的配合，准确控制法兰的大头和小头最后火次的变形量。其特点是模具结构比较简单，效率高，法兰变形量均匀，变形量可以准确控制，以上技术方案提高了耐蚀合金法兰的尺寸精度和效率。同时提供了产品质量的一致性。

一种耐蚀合金法兰锻造均匀成型模具的锻造工艺，所述锻造工艺的具体步骤如下：

1、下料，将圆柱形钢坯锯切成段料，下料重量和法兰锻造毛坯重量相同；

2、将上述段料加热至设定温度并保温，拔法兰小头锥台，使法兰小头尺寸能放入预锻模具，锥台锥度与预锻模具内腔锥度一致、锥台长度等于预锻模具高度，既易于锻造，又能保证锻件不会出现错移、折叠等缺陷；

3、将上述拔过法兰小头的法兰毛坯加热至设定温度并保温，出炉锻造时，将法兰毛坯小头锥台放入设计的预锻模具内，墩粗至法兰大头最大外径A2，A2=（1.05～1.1）×A1；

4、带预锻模具对法兰大头倒圆，倒圆一周，刚好将上一工序中墩粗的超出预锻模具直径的Rc圆角形锻为平面，这部分料刚好填充了法兰大头的上下端圆角，保证坯料充型至法兰大头上下端圆角处，变形量达到设计要求，并留出了终锻变形量，制成终锻毛坯；

5、将终锻毛坯加热至设定温度并保温，放入设计的终锻模具内，墩粗至完全充满模具，制成法兰锻造成品。

本发明的有益效果是：采用预锻+终锻两次成型工艺，预锻模具内腔与成型模具小头内腔体积相同，尺寸上具有根据设定变形量的对应性；预锻模具的外径A1与终锻模具的大头内腔直径A具有根据设定变形量的对应性；预锻模具具有法兰大头直径可以超出预锻模具一定的量，锻造时可以锻至法兰大头外圆A2超出模具外圆A1，A2=（1.05～1.1）×A1，后续锻造倒圆过程中，坯料回填充型至法兰大头上下端的圆角Rc处；耐蚀合金法兰成型时法兰大头和法兰小头的变形量可以按照设定的变形量，实现准确均匀控制。同时，由于法兰大头直径可以超出预锻模具一定的量，该超出部分的坯料在倒圆时充型至法兰大头上下端面的圆角Rc处，有效解决了耐蚀合金法兰在预成型时出现的法兰大头下部充不满问题，解决了法兰上下部分均匀成型问题。通过终锻模具控制耐蚀合金法兰锻件的形状和尺寸精度，提高了产品质量，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明耐蚀合金法兰结构示意图。

图2是本发明耐蚀合金法兰预锻模具示意图。

图3是本发明耐蚀合金法兰终锻模具示意图。

图4是本发明耐蚀和金法兰预锻模具墩粗时的示意图。

图5是实施例所涉及耐蚀合金法兰结构示意图。

图6是实施例中耐蚀合金法兰预锻模具示意图。

图7是实施例中耐蚀合金法兰终锻模具示意图。

具体实施方式

结合给出的实施例对本发明加以说明：

锻件材料为Incoloy 825镍基合金，法兰锻件尺寸为：法兰锻件大头外径A为405mm，大头高度D为105mm，法兰小头高度E为165mm，法兰小头上端直径B为240mm，法兰小头下端直径C为195mm，法兰总高为270mm。设定最后火次均匀变形量X为1.2，法兰示意图见图5，预锻模具及尺寸设计见图6、终锻模具及尺寸设计见图7，其步骤如下：

（1）下料，将Φ235mm圆柱形钢坯锯切成段料；所述段料长度为480mm。

（2）将上述段料加热至1140℃±10℃，保温时间为2～2.5小时，取出坯料锻造，锻造温度区间为900℃～1140℃，用锻锤锻造拔长法兰小头锥台，锥台小头直径为175mm，高度为200mm。

（3）将上述坯料回炉加热到1140℃±10℃，保温时间为30分钟，取出坯料放入设计的预锻模具内，墩粗至法兰大头外径为Φ405mm，带模具倒圆至法兰大头外径为Φ370mm，在倒圆过程中法兰大头上下两端圆角充型较好，制成锻坯半成品；此工序中法兰小头的尺寸到成品留有1.2的变形量。法兰大头尺寸到成品留有1.2的变形量。法兰锻坯整体上留有一致的变形量，且该变形量可以准确控制。

（4）将锻坯半成品回炉加热到1140℃±10℃，保温时间为30分钟，取出锻坯半成品放入终锻模具内，墩粗锻坯半成品至完全充满终锻模具，制成法兰锻造成品。此工序中法兰小头的变形量刚好为1.2。大头变形量为1.2，法兰锻造过程中变形量均匀一致，且通过预锻模具和成型模具的尺寸设计，最后火次的变形量可以准确控制。

Claims (2)

1.一种耐蚀合金法兰锻造均匀成型模具，所述成型模具涉及的成型工艺采用预锻+终锻两次成型工艺；所需成型的法兰大头的外径为A，法兰小头的高度为E，法兰小头的上端直径为B，法兰小头的下端直径为C；设计有预锻模具和终锻磨具；所述终锻模具具有一个大头内腔和一个小头内腔，大头内腔和小头内腔相互连通；其特征在于：所述预锻模具有一个圆锥形内腔，预锻模具内腔圆锥面与预锻模具底面的夹角为80°～88°，方便锻造时耐蚀合金法兰脱模；预锻模具内腔圆锥面与预锻模具上平面之间的过渡圆角为RA1，RA1的值在R25mm～R35mm之间，有效防止最终成型时折叠；所述圆锥形内腔与终锻模具小头内腔体积相同，且尺寸上具有根据设定变形量的对应性；预锻模具的外径为A1，高度为E1，法兰成型时控制均匀变形量为X，1.15≤X≤1.35，预锻模具内腔上端直径B1与终锻模具小头内腔上端直径B有对应关系：B1=                                                

；预锻模具内腔下端直径C1与终锻模具小头内腔下端直径C有对应关系：C1=；预锻模具高度E1与终锻模具小头内腔高度E有对应关系：E1=X×E，预锻模具的外径A1与终锻模具大头内腔直径A有对应关系：A1=

；使用预锻模具墩粗过程中，法兰大头直径墩粗至A2，A2=（1.05～1.1）×A1，再带预锻模具倒圆至预锻模具外径尺寸A1，以实现法兰大头Rc圆角的充分成型。

2.权利要求1所述耐蚀合金法兰锻造均匀成型模具的锻造工艺，其特征在于：所述锻造工艺的具体步骤如下：

1）、下料，将圆柱形钢坯锯切成段料，下料重量和法兰锻造毛坯重量相同；

2）、将上述段料加热至设定温度并保温，拔法兰小头锥台，使法兰小头尺寸能放入预锻模具，锥台锥度与预锻模具内腔锥度一致、锥台长度等于预锻模具高度，既易于锻造，又能保证锻件不会出现错移、折叠等缺陷；

3）、将上述拔过法兰小头的法兰毛坯加热至设定温度并保温，出炉锻造时，将法兰毛坯小头锥台放入设计的预锻模具内，墩粗至法兰大头最大外径A2，A2=（1.05～1.1）×A1；

4）、带预锻模具对法兰大头倒圆，倒圆一周，刚好将上一工序中墩粗的超出预锻模具直径的Rc圆角形锻为平面，这部分料刚好填充了法兰大头的上下端圆角，保证坯料充型至法兰大头上下端圆角处，变形量达到设计要求，并留出了终锻变形量，制成终锻毛坯；

5）、将终锻毛坯加热至设定温度并保温，放入设计的终锻模具内，墩粗至完全充满模具，制成法兰锻造成品。

Images