CN107178635A - 一种铜塑复合减压式倒流防止器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铜塑复合减压式倒流防止器及其制造方法，该倒流防止器设置有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用于第一止回阀的主体和第二止回阀的支撑柱的锻造件、设置在第一止回阀和第二止回阀中间并插入工作腔的工作部件、联通工作部件和第一止回阀的第一液道及联通工作部件和第二止回阀的第二液道；工作部件底部还连接有稳压装置；倒流防止器的外壳为聚酰胺在外、锡青铜在内的复合结构。本发明的铜塑复合减压式倒流防止器采用铜塑复合材质，成本较低，重量轻易于运输，并通过特定工艺使塑料与铜之间结合力增强，同时，本发明由于核心承力件采用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锡青铜锻件制成，强度高、抗疲劳。

Description

一种铜塑复合减压式倒流防止器及其制造方法
技术领域
本发明涉及控水设备领域，尤其涉及一种铜塑复合减压式倒流防止器及其制造方法。
背景技术
倒流防止器门主要为卸荷阀，是工业、建筑管路上控制的一种重要附件。阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。阀门根据材质还分为铸铁阀门，铸钢阀门，不锈钢阀门，铬钼钢阀门，铬钼钒钢阀门，双相钢阀门，塑料阀门，非标订制等阀门材质。
但现有技术中的倒流防止器基本没有采用铜塑复合材质，成本较高，重量重不易运输，少数铜塑复合倒流防止器也由于塑料与铜之间结合力差而功能性差，同时，现有技术中也由于核心承力件的力学性能和材料本质结构不够优化而受到较大局限，尤其在大型水控设备上更明显。
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在高温下可自补膨胀的高安全性铜塑复合减压式倒流防止器及其制造方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种铜塑复合减压式倒流防止器，设置有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用于第一止回阀的主体和第二止回阀的支撑柱的锻造件、设置在第一止回阀和第二止回阀中间并插入工作腔的工作部件、联通工作部件和第一止回阀的第一液道及联通工作部件和第二止回阀的第二液道；工作部件底部还连接有稳压装置；倒流防止器的外壳为聚酰胺在外、锡青铜在内的复合结构。
一种锻造件的方法，包括以下步骤：
1）预准备
①选用锡青铜铜坯为原材料；
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将锡青铜铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论固溶温度值30℃~50℃的温度，保温按铜坯直径计1.5min/mm~1.8min/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%~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固定在铜坯表面作为夹具使用；
③以0.35mm/s~0.4mm/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℃~330℃，保温按铜坯直径计1.5min/mm~1.8min/mm的时间，进行强化处理，获得所需锻造件；
⑦将步骤⑥获得的锻造件采用机械加工方式加工成第一止回阀主体和第二止回阀的支撑柱。
一种制造复合结构外壳的方法，包括以下步骤：
①采用锡青铜铸造外壳，轮廓厚度为最终厚度的3/5，精修内型腔，并采用喷丸以0.15A-0.22A的喷丸强度喷毛外表面，然后在外表面喷涂高强度丙烯酸胶粘剂；
②将准备的PEEK加热至熔融态，获得表层流体；
③将步骤①获得的锡青铜铸造外壳放入步骤②获得的封装表层流体进行表层封装，获得待用复合外壳；
④在温度降至140℃后取出待用复合外壳，封闭内腔，再置于保护气氛压气设备内，设备内气压提升至8MPa-10MPa，保持1.5h-2h，取出后获得复合外壳毛坯；
⑤精修步骤④获得的复合外壳毛坯外表面，及获得所需复合结构外壳。
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倒流防止器的长寿命、高可靠性要求，锡青铜具有耐蚀、耐磨、高韧性、高弹性极限的综合性优点，十分适用应用于倒流防止器领域，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倒流防止器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，然后通过在受力不高的结构部位采用有优异的长期耐蠕变性和耐疲劳性能的塑料件减轻重量、降低成本、增加抗震能力，再通过合适的方式提高铜塑结合力，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（常规技术中的高端倒流防止器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AC3温度值100℃~150℃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AC3温度值30℃~50℃（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，使得最终获得的倒流防止器流线曲度更大、倾斜角度更大，应对无规则水流的冲刷能力更强；本发明采用的表面喷毛工艺复合耐高温无机胶粘剂，大大增强了金属与塑料间的结合力，同时由于材料特性，抗震能力也有所提升，再经本公司特定的加压处理，使塑料本质更致密，与胶粘剂和金属基体结合更加紧密；相较于同时申请的双止回流消防阀，本发明增加了稳压装置，同时降低了耐高温性能、增加了强度和韧性，因此本发明更适用于非高温更高受力的环境，同时也具备了更高的安全性。
附图说明
图1 为本发明结构示意图；
图中：第一止回阀1、第一液道2、工作部件3、第二止回阀4、第二液道5、工作腔6、稳压装置7。
具体实施方式
实施例1
一种铜塑复合减压式倒流防止器，设置有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用于第一止回阀1的主体和第二止回阀4的支撑柱的锻造件、设置在第一止回阀1和第二止回阀4中间并插入工作腔6的工作部件3、联通工作部件3和第一止回阀1的第一液道2及联通工作部件3和第二止回阀4的第二液道5；工作部件3底部还连接有稳压装置7；倒流防止器的外壳为聚酰胺在外、锡青铜在内的复合结构。
制造上述锻造件的方法，包括以下步骤：
1）预准备
①选用锡青铜铜坯为原材料；
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将锡青铜铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论固溶温度值40℃的温度，保温按铜坯直径计1.6min/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50%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0.38mm/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-85℃，保温2h冰冷处理；然后采用320℃，保温按铜坯直径计1.6min/mm的时间，进行强化处理，获得所需锻造件；
⑦将步骤⑥获得的锻造件采用机械加工方式加工成第一止回阀1的主体和第二止回阀4的支撑柱。
制造上述复合结构外壳的方法，包括以下步骤：
①采用锡青铜铸造外壳，轮廓厚度为最终厚度的3/5，精修内型腔，并采用0.20A喷丸强度喷毛外表面，然后在外表面喷涂高强度丙烯酸胶粘剂；
②将准备的PEEK加热至熔融态，获得表层流体；
③将步骤①获得的锡青铜铸造外壳放入步骤②获得的封装表层流体进行表层封装，获得待用复合外壳；
④在温度降至140℃后取出待用复合外壳，封闭内腔，再置于保护气氛压气设备内，设备内气压提升至10MPa，保持2h，取出后获得复合外壳毛坯；
⑤精修步骤④获得的复合外壳毛坯外表面，及获得所需复合结构外壳。
实施例2
整体与实施例1一致，差异之处在于：
制造上述锻造件的方法，包括以下步骤：
2）锻造
①将锡青铜铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论固溶温度值30℃的温度，保温按铜坯直径计1.5min/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%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0.35mm/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1.5h冰冷处理；然后采用300℃，保温按铜坯直径计1.5min/mm的时间，进行强化处理，获得所需锻造件；
制造上述复合结构外壳的方法，包括以下步骤：
①采用锡青铜铸造外壳，轮廓厚度为最终厚度的3/5，精修内型腔，并采用0.15A喷丸强度喷毛外表面，然后在外表面喷涂高强度丙烯酸胶粘剂；
④在温度降至140℃后取出待用复合外壳，封闭内腔，再置于保护气氛压气设备内，设备内气压提升至8MPa，保持1.5h，取出后获得复合外壳毛坯。
实施例3
整体与实施例1一致，差异之处在于：
制造上述锻造件的方法，包括以下步骤：
2）锻造
①将锡青铜铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论固溶温度值50℃的温度，保温按铜坯直径计1.8min/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固定在铜坯表面作为夹具使用；
③以0.4mm/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-75℃，保温2h冰冷处理；然后采用330℃，保温按铜坯直径计1.8min/mm的时间，进行强化处理，获得所需锻造件；
制造上述复合结构外壳的方法，包括以下步骤：
①采用锡青铜铸造外壳，轮廓厚度为最终厚度的3/5，精修内型腔，并采用0.22A喷丸强度喷毛外表面，然后在外表面喷涂高强度丙烯酸胶粘剂。
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 (3)

1.一种铜塑复合减压式倒流防止器，其特征在于：该倒流防止器设置有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用于第一止回阀(1)的主体和第二止回阀(4)的支撑柱的锻造件、设置在第一止回阀(1)和第二止回阀(4)中间并插入工作腔(6)的工作部件(3)、联通工作部件(3)和第一止回阀(1)的第一液道(2)及联通工作部件(3)和第二止回阀(4)的第二液道(5)；所述工作部件(3)底部还连接有稳压装置(7)；倒流防止器的外壳为聚酰胺在外、锡青铜在内的复合结构。
2.一种制造权利要求1所述锻造件的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）预准备
①选用锡青铜铜坯为原材料；
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将锡青铜铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论固溶温度值30℃~50℃的温度，保温按铜坯直径计1.5min/mm~1.8min/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%~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固定在铜坯表面作为夹具使用；
③以0.35mm/s~0.4mm/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℃~330℃，保温按铜坯直径计1.5min/mm~1.8min/mm的时间，进行强化处理，获得所需锻造件；
⑦将步骤⑥获得的锻造件采用机械加工方式加工成第一止回阀(1)的主体和第二止回阀(4)的支撑柱。
3.一种制造权利要求1所述复合结构外壳的方法，其特征在于包括以下步骤：
①采用锡青铜铸造外壳，轮廓厚度为最终厚度的3/5，精修内型腔，并采用0.15A-0.22A喷丸强度喷毛外表面，然后在外表面喷涂高强度丙烯酸胶粘剂；
②将准备的聚酰胺加热至熔融态，获得表层流体；
③将步骤①获得的锡青铜铸造外壳放入步骤②获得的封装表层流体进行表层封装，获得待用复合外壳；
④在温度降至140℃后取出待用复合外壳，封闭内腔，再置于保护气氛压气设备内，设备内气压提升至8MPa-10MPa，保持1.5h-2h，取出后获得复合外壳毛坯；
⑤精修步骤④获得的复合外壳毛坯外表面，及获得所需复合结构外壳。
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