CN103831597A - 一种铜合金阀门锻件的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铜合金阀门锻件的生产工艺，属于热处理技术领域。它解决了现有的铜合金阀门锻件处理能耗大且不环保的问题。本铜合金阀门锻件的生产工艺，包括以下步骤：a、锯切下料；b、坯料加热；c、热锻红冲；d、退火；e、保温；f、随炉冷却；g、出炉。铜合金棒经过切割、加热后通过热锻红冲工艺制成阀门锻件，红冲过程仅需进行一次冲压即可，工艺非常简单，而且红冲模具加工出来的制件毛边厚度较小，材料利用率要高很多，红冲后的阀门锻件在抽真空的热处理炉内进行退火处理，并通入惰性气体进行保护，能够避免阀门锻件表面氧化，从而可以使得后续的抛丸、喷砂、酸洗等表面处理工序可以得到简化或者省略，能耗低且更加环保。

Description

一种铜合金阀门锻件的生产工艺

技术领域

本发明属于热处理技术领域，涉及一种铜合金的热处理，特别是一种铜合金阀门锻件的生产工艺。

背景技术

在浙江沿海一带制造工业中，特别是管道五金生产行业，铜合金阀门通常采用红冲工艺进行处理，红冲工艺是通过改变加工方法来提高零部件的力学性能的有效方法之一，它像精锻加工那样将金属坯料加热后放在模具内成形，但是红冲除大型红冲件外一般都是一次性成形，而精锻一般为几次压力成形。红冲工艺与热挤压相比较，金属坯料同样需要加热，热挤压的模具与冷挤压的模具基本上相同，金属材料在模腔内的流动较为简单，成形的零件形状，大多数与冷挤压零件差不多，偏向较为简单形状的零件成形，而红冲模具的结构比热挤压模具要复杂，结构特点是冲压方式与型腔模的成形方式有机结合，它不仅能在压力机上挤压成型腔式挤压模，而且能一次性实行多方位的脱模动作，它在足够强大的压力下，迫使金属材料在模腔内通过复杂的流动，挤压成像型腔模（注射模）那样形状的复杂零部件。

红冲工艺的特点如下：1、它的成形基本上不受产品零件自身外部形状的限制；2、红冲生产使用普通压力机，投产容易，适宜中小型企业生产；3、生产效率高，适宜大批量生产；4、由于红冲模具采用抽心装置，压制出来的制件内部是空心的，不像锻压模加工出来的制件那样内部是实心的，而且一般小型红冲模的毛边厚度在0.5mm左右，而锻压模制件的毛边厚度一般在2mm以上，所以材料利用率要比锻压模高许多；5、红冲是一种少无切削的加工工艺，表面粗糙度接近模具，尺寸精度能达到6～7级，所以它的机械切削量很少；6、红冲件的力学性能好，因为红冲后的金属坯料经过加热、挤压、冷却，它的金属结构发生变化，消除了原来因铸造或拉拔而造成的缺陷，使制件内部晶体结构呈由内向外的线状，提高了红冲制件的力学性能；7、经红冲后的制件，金属内部晶粒得到了细化，增强了金属的致密度，提高了零件抗蚀能力；8、适用于各种有色或黑色的金属加工。

红冲法在生产铜合金制件时，通常在高温条件下进行，并需要在模具上选配合理的润滑剂以减少由摩擦而引起的各种不利因素，使红冲制件能够顺利出模，但是红冲制件在出模时极易将润滑剂带出而需要再进行额外的清洁处理，费时费力。另外在阀门零部件加工、组装过程中不可避免地沾上油等污物，在装配前也必须要进行清洗、清理。

而且铜合金阀门在经过成型处理后，需要进行热处理，热处理的方式有再结晶退火和低温去应力退火两种方式，上述的两种退火过程均在开放式的环境下进行，大量的热能白白消耗在空气中。而且在上述的退火过程中，铜合金表面易出现氧化皮，需要再采用抛丸、喷砂和酸洗等方式去除表面氧化皮，但是上述去除氧化皮的方法均存在着明显缺陷，如抛丸和喷砂能耗大、不节能且成本较高，酸洗工艺则易对环境造成严重污染。如上马环保项目，则制造企业成本很高。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种铜合金阀门锻件的生产工艺，它步骤简单、生产成本低、节能、对环境污染相对较少。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种铜合金阀门锻件的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

a、锯切下料：根据阀门的尺寸大小将整根铜合金棒切割成若干个小段；

b、坯料加热：将切割下来的小段铜合金棒进行加热；

c、热锻红冲：将加热后的小段铜合金棒放入到红冲模具中进行热锻红冲，一次性制成阀门锻件；

d、退火：将红冲后的阀门锻件在24h以内放入到封闭式的热处理炉内，将热处理炉抽真空后，再通入惰性气体并进行加热退火；

e、保温；

f、随炉冷却；

g、出炉。

本技术方案中，铜合金棒经过切割、加热后通过热锻红冲工艺制成阀门锻件，红冲过程仅需进行一次冲压即可，工艺非常简单，而且红冲模具加工出来的制件毛边厚度较小，材料利用率要高很多，红冲后的阀门锻件在抽真空的热处理炉内进行退火处理，并通入惰性气体进行保护，能够避免阀门锻件表面氧化，从而可以使得后续的抛丸、喷砂、酸洗等表面处理工序可以得到简化或者省略，能耗低且对环境污染较小。

在上述的铜合金阀门锻件的生产工艺中，所述步骤b中的加热炉为能实现自动输送、自动控制加热温度和保温时间的半封闭式加热炉。小段铜合金棒通过煤油、天然气、液化气作为热源或采用电加热至始锻温度后，再进入到红冲阶段。

在上述的铜合金阀门锻件的生产工艺中，所述步骤b中加热炉控制小段铜合金棒的温度达到始锻温度720℃后，再进行红冲加工,所述步骤c的红冲过程在小段铜合金棒进入终锻温度650℃前完成。该温度控制能够有效地防止铜合金棒进入中温脆性区导致开裂。

在上述的铜合金阀门锻件的生产工艺中，所述步骤c中的红冲模具中具有能够使得阀门锻件容易出模的润滑剂。润滑剂需保证铜合金和模具之间的摩擦系数低，导热性要小，且该润滑剂使用时，应无烟、无害、化学性能稳定，对铜合金、模具和设备无腐蚀影响，并保持良好的工作环境。

在上述的铜合金阀门锻件的生产工艺中，所述步骤d中热处理炉抽真空至0.08～0.09Pa。抽真空能够避免阀门锻件在热处理炉中退火时候发生氧化。

在上述的铜合金阀门锻件的生产工艺中，所述步骤d中退火过程中，惰性气体持续性通入，所述惰性气体对阀门锻件具有0～10kg的冲刷压力。惰性气体在退火过程中既对阀门锻件进行防氧化保护，又能将阀门锻件的内外表面进行冲刷，去除阀门锻件出模时带出的润滑剂，同时还能使得阀门锻件的表面光亮度更好，提高退火质量。

在上述的铜合金阀门锻件的生产工艺中，所述步骤d中退火为在270～400℃下进行的低温去应力退火或在600～700℃下的再结晶退火。

在上述的铜合金阀门锻件的生产工艺中，所述步骤e中的保温温度为270～400℃，保温时间为1～2h。

在上述的铜合金阀门锻件的生产工艺中，所述步骤e中的保温过程中，停止通入惰性气体。节约用气，此过程中填充在热处理炉中的惰性气体继续起到防氧化的作用。

在上述的铜合金阀门锻件的生产工艺中，所述铜合金棒为铅黄铜，铜含量为56～60%，锌含量为36～40%。其中铜含量优选为59%，锌含量优选为37%。

与现有技术相比，本发明中的生产工艺具有以下的优点：1、通过将铜合金棒通过切割、热锻红冲制得阀门锻件，铜合金致密度高、抗蚀能力好，且无需或仅需少量切削，表面粗糙度低；2、退火过程在封闭的热处理炉中进行，减少阀门锻件在退火过程中发生氧化的几率；3、退火过程中由流动性的惰性气体作为保护气，并在退火过程中通过惰性气体对阀门锻件表面进行冲刷，从而对原有生产工艺中需要历经的退火加抛丸或喷砂或酸洗等多个环节进行简化，使得仅需要一次性退火即可实现上述功能，而且还能起到保证表面质量、去油污和光亮表面的作用。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明中加热炉的结构示意图。

图中：1、炉体；1a、上料口；1b、下料口；2、传送带；3、加热器；4、铜合金棒。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

参照图1，本实施例为一种铜合金阀门锻件的生产工艺，包括以下步骤：

a、锯切下料：根据阀门的尺寸大小将整根铜合金棒切割成若干个小段；

b、坯料加热：将切割下来的小段铜合金棒放置在半封闭加热炉中，小段铜合金棒通过煤油、天然气、液化气作为热源或采用电加热，该加热炉是半封闭式的，可实现自动输送、自动控制加热温度和保温时间，加热过程中控制小段铜合金棒的温度至少达到始锻温度720℃，温度范围控制在720～750℃之间，优选为730℃。

c、热锻红冲：将加热后的小段铜合金棒放入到红冲模具中进行热锻红冲，一次性制成阀门锻件，红冲过程在小段铜合金棒温度进入终锻温度650℃前完成，该红冲模具中具有能够使得阀门锻件容易出模的润滑剂；

d、退火：将阀门锻件从红冲模具中取出并放入到封闭式的热处理炉内，将热处理炉抽真空至0.08～0.09Pa后，进行加热退火，在退火过程中持续通入流动性惰性气体，惰性气体对阀门锻件的每平方厘米的表面具有0～10kg的冲刷压力，优选值为8～10kg；

e、保温：保温温度为270～400℃，保温时间为1～2h，优选保温温度为270～310℃，保温时间为2h，该保温过程中停止继续通入惰性气体，通过热处理炉内原有的惰性气体进行保护；

f、随炉冷却至150℃；

g、出炉。

本实施例中的红冲过程优选在小段铜合金棒温度在650～680℃前完成，优选为660℃。本实施例中的退火过程可为在270～400℃下进行的低温去应力退火，优选区间为300～350℃；本实施例中的退火过程还可以是600～700℃下的再结晶退火，优选区间为650～680℃。

本实施例中用于制作阀门锻件的铜合金为铅黄铜，其铜含量为56～60%，锌含量为36～40%，其中铜含量优选为59%，锌含量优选为37%。

本实施例中的润滑剂为石墨系水溶性脱膜剂，能够保证铜合金和模具之间的摩擦系数低，导热性要小，且该润滑剂使用时，应无烟、无害、化学性能稳定，对铜合金、模具和设备无腐蚀影响，并保持良好的工作环境。

本实施例中采用的惰性气体为纯度不小于99.99%的氮气或氩气或氮气和氩气的混合气体。

参照图2，本实施例中的加热炉为能够实现自动输送、自动控制加热温度和保温时间的隧道炉，包括半封闭式的炉体1，该炉体内设置有传送带2和设置在传送带上方的若干个通过煤油、天然气、液化气作为热源或采用电加热的加热器3，炉体1的两端分别具有供小段铜合金棒进出的上料口1a和下料口1b，传送带2能将由上料口1a投入的铜合金棒4经过加热后传送到下料口1b。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种铜合金阀门锻件的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

a、锯切下料：根据阀门的尺寸大小将整根铜合金棒切割成若干个小段；

b、坯料加热：将切割下来的小段铜合金棒进行加热；

c、热锻红冲：将加热后的小段铜合金棒放入到红冲模具中进行热锻红冲，一次性制成阀门锻件；

d、退火：将红冲后的阀门锻件在24h以内放入到封闭式的热处理炉内，将热处理炉抽真空后，再通入惰性气体并进行加热退火；

e、保温；

f、随炉冷却；

g、出炉。

2.根据权利要求1所述的铜合金阀门锻件的生产工艺，其特征在于，所述步骤b中的加热炉为能实现自动输送、自动控制加热温度和保温时间的半封闭式加热炉。

3.根据权利要求1所述的铜合金阀门锻件的生产工艺，其特征在于，所述步骤b中加热炉控制小段铜合金棒的温度达到始锻温度720℃后，再进行红冲加工,所述步骤c的红冲过程在小段铜合金棒进入终锻温度650℃前完成。

4.根据权利要求1所述的铜合金阀门锻件的生产工艺，其特征在于，所述步骤c中的红冲模具中具有能够使得阀门锻件容易出模的润滑剂。

5.根据权利要求4所述的铜合金阀门锻件的生产工艺，其特征在于，所述步骤d中热处理炉抽真空至0.08～0.09Pa。

6.根据权利要求5所述的铜合金阀门锻件的生产工艺，其特征在于，所述步骤d中退火过程中，惰性气体持续性通入，所述惰性气体对阀门锻件具有0～10kg的冲刷压力。

7.根据权利要求1所述的铜合金阀门锻件的生产工艺，其特征在于，所述步骤d中退火为在270～400℃下进行的低温去应力退火或在600～700℃下的再结晶退火。

8.根据权利要求1所述的铜合金阀门锻件的生产工艺，其特征在于，所述步骤e中的保温温度为270～400℃，保温时间为1～2h。

9.根据权利要求8所述的铜合金阀门锻件的生产工艺，其特征在于，所述步骤e中的保温过程中，停止通入惰性气体。

10.根据权利要求1～9任意一条所述的铜合金阀门锻件的生产工艺，其特征在于，所述铜合金棒为铅黄铜，铜含量为56～60%，锌含量为36～40%。

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