CN107166071A - 一种高耐磨导流式水嘴主体及其制造方法 - Google Patents

一种高耐磨导流式水嘴主体及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高耐磨导流式水嘴主体及其制造方法，该水嘴由通过方转圆热挤旋锻获得向内孔集中倾斜锻造流线的水嘴主体和设置在内孔并与水嘴内孔向收缩口端轮廓线呈锐角的导流环；其制造方法包括沉淀硬化不锈钢方转圆热挤旋锻成型、稳定化处理、导流结构焊接及稳定化处理、机械加工及常规精加工等步骤。本发明强度高、自耐磨、适应不规则高压脉冲浑浊水流冲刷、具有导流功能。

Description

一种高耐磨导流式水嘴主体及其制造方法
技术领域
本发明涉及控水设备领域，尤其涉及一种高耐磨导流式水嘴主体及其制造方法。
背景技术
水嘴是对水介质实现启、闭及控制出口水流量和水温度的一种装置，是用来控制水流的大小开关，有节水的功效。水嘴的更新换代速度非常快，从老式铸铁工艺发展到电镀旋钮式的，又发展到不锈钢单温单控水嘴、不锈钢双温双控水嘴、半自动水嘴等。
但现有技术中的水嘴一般都是铜-钢复合结构镀铬而成，由于铜质耐中性水蚀却不耐磨，且铜与钢间易发生原电池反应，用于生活用水嘴尚无问题，但用于中、重型工业水控设备极易发生爆管、变形、堵塞等问题。
因此市面上亟待一种高强度、自耐磨、适应不规则高压脉冲浑浊水流冲刷、具有导流功能的水嘴。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种高强度、自耐磨、适应不规则高压脉冲浑浊水流冲刷、具有导流功能的高耐磨导流式水嘴主体及其制造方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种高耐磨导流式水嘴主体，由通过方转圆热挤旋锻获得向内孔集中倾斜锥形锻造流线的水嘴主体和设置在内孔并与水嘴内孔向收缩口端轮廓线呈锐角的导流环，水嘴主体的中部还设置有水嘴活门。
一种制造高耐磨导流式水嘴主体的方法，包括以下步骤：
1）预准备
①选用铝青铜铜坯为原材料；
②选用设置有液压发生装置、旋转推送装置及风冷装置的锻造设备；选用真空电阻炉为始锻加热设备；
③选用设置有四个按顺序轴线间分别呈90°锻造锤头及配套液压输出装置为终锻及夹持工装；再选用包括有锥形内孔的陶瓷工装主体、减震衬板与设置在减震衬板顶部的支撑杆为旋锻工装；
2）锻造
①将铝青铜铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论固溶温度值70℃~80℃的温度，保温按铜坯直径计（22d）min/mm~（24d）min/mm的时间，然后出炉，将铜坯底部固定于旋转推送装置上；
②通过液压发生装置推动与旋转推送装置联动的锻造锤头，以每次变形约5%的进给量和45%~60%的最终变形比将铜坯挤压为截面近似方形的锻造坯，以变形铜坯的一次锻造变形长度为一锻造周期，完成一个周期内最后一次锻造后锻造锤头固定在铜坯表面作为夹具使用；
③以0.25mm/s~0.3mm/s的速度将截面近似方形的锻造坯在旋转推送装置与锻造锤头联动旋转的基础上沿旋转轴线向陶瓷工装主体内孔内推进；
④在陶瓷工装主体内孔的出口处设置风冷装置，以3bar~5bar的压力吹出氮气制冷；
⑤重复步骤②~④至整根铜坯锻造完成；
⑥将锻造好的铜坯在锻造完成后10min内采用-85~-75℃，保温1.5h~2h冰冷处理；然后采用300℃~320℃，保温按铜坯直径计（22d）min/mm~（24d）min/mm的时间，进行回火处理，获得所需锻造件；
3）成型
①将2）中步骤⑥获得的锻造件采用机械加工方式加工成水嘴；
②将导流环放置至与水嘴内孔向收缩口端轮廓线呈锐角的位置，并通过保护气氛下钎焊固定；
③以180℃~200℃，8h~10h的工艺进行去应力处理，即获得所需高耐磨导流式水嘴主体。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：前期技术中常采用不锈钢、铸铁、塑料、黄铜、锌合金材料等，从材料上就忽视了大中型环保水控设备的使用寿命及可靠性，主要采用不断维护更换配件的方式进行功能保持，但随着时代的推衍和发展，原有技术的这种高频率维护及基础性能的欠缺已不再能满足现有中、重型工业节控水领域对水嘴的长寿命、高可靠性要求，铝青铜虽有应用于水嘴领域，但直接采用坯料抠制一方面浪费较大，别一方面也不能完全发挥该材料在水嘴领域应用的性能极限，本发明通过采用方转圆热挤旋锻的方式使坯料内具有锥形旋转向内收紧的锻造流线，这也是现有技术中未有先例的，尤其是锻造过程中的旋锻部分使本发明具有了应对水流无规则旋转运动规律的针对性（常规技术中的高端水嘴一般也仅采用热锻获得直线型流线，对性能有一定改良但不具有应对水流无规则旋转运动规律的针对性）；同时本发明突破常规技术中锻造温度要高于材料理论固溶温度值100℃~180℃的温度的理论定势，在长期实践中发现沉淀硬化不锈钢不同于其它钢种，在高于固溶温度值70℃~80℃（一般材料的淬火温度）时已具有相当的塑性，且这时进行锻造，流线改变更为明显和规则，且采用液压装置挤压的形式进行变形也有助于控制内裂纹的产生（现有常规锻造一般采用冲击式，对加热不足的铜坯易产生锻造裂纹），同时液压装置挤压也使材料在塑性变形时释放的温度更稳定可控，使始锻温度相较于一般锻造更加稳定和精确，也为后面的旋锻打好了基础；由于热锻时坯料呈方形，易夹紧，当与陶瓷工装主体的圆锥形内孔接触并旋转挤压时，方形棱边的旋转变形远大于圆柱坯料的变形，使得最终获得的水嘴流线曲度更大、倾斜角度更大，应对无规则水流的冲刷能力更强；焊接的导流环可以最大程度上使水流的流向沿导流环引导的方向，这个方向更是理论上控制了锻造流线的水嘴本体最能承受及适应的水流方向，从根本上提升了本发明的寿命及可靠性，并在一定程度上防止了堵塞的发生。
附图说明
图1 为本发明结构示意图；
图2 为本发明的工装结构示意图；
图3 为图2的左示图；
图中：水嘴主体1、水嘴活门2、导流环3、陶瓷工装主体4、减震衬板5、支撑杆6、锻造锤头7、液压输出装置8。
具体实施方式
实施例1
一种高耐磨导流式水嘴主体，由通过方转圆热挤旋锻获得向内孔集中倾斜锥形锻造流线的水嘴主体1和设置在内孔并与水嘴内孔向收缩口端轮廓线呈锐角的导流环3，水嘴主体1的中部还设置有水嘴活门2。
一种制造高耐磨导流式水嘴主体的方法，包括以下步骤：
1）预准备
①选用铝青铜铜坯为原材料；
②选用设置有液压发生装置、旋转推送装置及风冷装置的锻造设备；选用真空电阻炉为始锻加热设备；
③选用设置有四个按顺序轴线间分别呈90°锻造锤头7及配套液压输出装置8为终锻及夹持工装；再选用包括有锥形内孔的陶瓷工装主体4、减震衬板5与设置在减震衬板5顶部的支撑杆6为旋锻工装；
2）锻造
①将铝青铜铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论固溶温度值70℃~80℃的温度，保温按铜坯直径计（22d）min/mm~（24d）min/mm的时间，然后出炉，将铜坯底部固定于旋转推送装置上；
②通过液压发生装置推动与旋转推送装置联动的锻造锤头7，以每次变形约5%的进给量和55%的最终变形比将铜坯挤压为截面近似方形的锻造坯，以变形铜坯的一次锻造变形长度为一锻造周期，完成一个周期内最后一次锻造后锻造锤头7固定在铜坯表面作为夹具使用；
③以0.28mm/s的速度将截面近似方形的锻造坯在旋转推送装置与锻造锤头7联动旋转的基础上沿旋转轴线向陶瓷工装主体4内孔内推进；
④在陶瓷工装主体4内孔的出口处设置风冷装置，以4bar的压力吹出氮气制冷；
⑤重复步骤②~④至整根铜坯锻造完成；
⑥将锻造好的铜坯在锻造完成后10min内采用-80℃，保温2h冰冷处理；然后采用310℃，保温按铜坯直径计（23d）min/mm的时间，进行回火处理，获得所需锻造件；
3）成型
①将2）中步骤⑥获得的锻造件采用机械加工方式加工成水嘴；
②将导流环3放置至与水嘴内孔向收缩口端轮廓线呈锐角的位置，并通过保护气氛下钎焊固定；
③以190℃，9h的工艺进行去应力处理，即获得所需高耐磨导流式水嘴主体。
根据本实施例生产的水嘴，可承受不高于60MPa的超高水压，能长时用于水利工程或天然水工业净水为自来水的进口水嘴等需要长时耐高压、抗堵塞的工业环境；本发明的局限在于受旋锻工艺所限，只能用于直管型水嘴，不适用于弯管型水嘴。
实施例2
整体与实施例1相同，差异之处在于：
2）锻造
②通过液压发生装置推动与旋转推送装置联动的锻造锤头7，以每次变形约5%的进给量和45%的最终变形比将铜坯挤压为截面近似方形的锻造坯；
③以0.25mm/s的速度将截面近似方形的锻造坯在旋转推送装置与锻造锤头7联动旋转的基础上沿旋转轴线向陶瓷工装主体4内孔内推进；
④在陶瓷工装主体4内孔的出口处设置风冷装置，以3bar的压力吹出氮气制冷；
⑥将锻造好的铜坯在锻造完成后10min内采用-75℃，保温1.5h冰冷处理；然后采用300℃，保温按铜坯直径计（22d）min/mm的时间，进行回火处理，获得所需锻造件；
3）成型
③以180℃，8h的工艺进行去应力处理，即获得所需高耐磨导流式水嘴主体。
根据本实施例生产的水嘴，可承受不高于57MPa的超高水压，能长时用于水利工程或天然水工业净水为自来水的进口水嘴等需要长时耐高压、抗堵塞的工业环境。
实施例3
2）锻造
②通过液压发生装置推动与旋转推送装置联动的锻造锤头7，以每次变形约5%的进给量和60%的最终变形比将铜坯挤压为截面近似方形的锻造坯；
③以0.3mm/s的速度将截面近似方形的锻造坯在旋转推送装置与锻造锤头7联动旋转的基础上沿旋转轴线向陶瓷工装主体4内孔内推进；
④在陶瓷工装主体4内孔的出口处设置风冷装置，以5bar的压力吹出氮气制冷；
⑥将锻造好的铜坯在锻造完成后10min内采用-85℃，保温2h冰冷处理；然后采用320℃，保温按铜坯直径计（24d）min/mm的时间，进行回火处理，获得所需锻造件；
3）成型
③以200℃，10h的工艺进行去应力处理，即获得所需高耐磨导流式水嘴主体。
根据本实施例生产的水嘴，可承受不高于61MPa的超高水压，能长时用于水利工程或天然水工业净水为自来水的进口水嘴等需要长时耐高压、抗堵塞的工业环境。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种高耐磨导流式水嘴主体，其特征在于：该水嘴由通过方转圆热挤旋锻获得向内孔集中倾斜锥形锻造流线的水嘴主体(1)和设置在内孔并与水嘴内孔向收缩口端轮廓线呈锐角的导流环(3)，水嘴主体(1)的中部还设置有水嘴活门(2)。
2.一种制造高耐磨导流式水嘴主体的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）预准备
①选用铝青铜铜坯为原材料；
②选用设置有液压发生装置、旋转推送装置及风冷装置的锻造设备；选用真空电阻炉为始锻加热设备；
③选用设置有四个按顺序轴线间分别呈90°锻造锤头(7)及配套液压输出装置(8)为终锻及夹持工装；再选用包括有锥形内孔的陶瓷工装主体(4)、减震衬板(5)与设置在减震衬板(5)顶部的支撑杆(6)为旋锻工装；
2）锻造
①将铝青铜铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论固溶温度值70℃~80℃的温度，保温按铜坯直径计（22d）min/mm~（24d）min/mm的时间，然后出炉，将铜坯底部固定于旋转推送装置上；
②通过液压发生装置推动与旋转推送装置联动的锻造锤头(7)，以每次变形约5%的进给量和45%~60%的最终变形比将铜坯挤压为截面近似方形的锻造坯，以变形铜坯的一次锻造变形长度为一锻造周期，完成一个周期内最后一次锻造后锻造锤头(7)固定在铜坯表面作为夹具使用；
③以0.25mm/s~0.3mm/s的速度将截面近似方形的锻造坯在旋转推送装置与锻造锤头(7)联动旋转的基础上沿旋转轴线向陶瓷工装主体(4)内孔内推进；
④在陶瓷工装主体(4)内孔的出口处设置风冷装置，以3bar~5bar的压力吹出氮气制冷；
⑤重复步骤②~④至整根铜坯锻造完成；
⑥将锻造好的铜坯在锻造完成后10min内采用-85~-75℃，保温1.5h~2h冰冷处理；然后采用300℃~320℃，保温按铜坯直径计（22d）min/mm~（24d）min/mm的时间，进行回火处理，获得所需锻造件；
3）成型
①将2）中步骤⑥获得的锻造件采用机械加工方式加工成水嘴；
②将导流环(3)放置至与水嘴内孔向收缩口端轮廓线呈锐角的位置，并通过保护气氛下钎焊固定；
③以180℃~200℃，8h~10h的工艺进行去应力处理，即获得粗加工水嘴；
④按QB 1334的要求对步骤③获得的粗加工水嘴进行抛光、电镀等精加工，获得所需高耐磨导流式水嘴主体。
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