CN107186444A

CN107186444A - 一种高颈法兰加工工艺

Info

Publication number: CN107186444A
Application number: CN201710506843.2A
Authority: CN
Inventors: 秦雪忠
Original assignee: Jiangyin Pu Yang Flange Co Ltd
Current assignee: Jiangyin Pu Yang Flange Co Ltd
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2017-09-22

Abstract

本发明公开了一种高颈法兰加工工艺，包以下加工步骤选用8053铝材为原材料，铝合金铸棒车削扒皮，锻造制坯，将扒皮后坯料入电炉进行加热，然后锻造得到锻坯，在环轧机上对坯料进行环轧，半成品颈部的外径和底部的外径达到预定尺寸，颈部的内径小于预定尺寸，且颈部的外表面为直面，半成品的底部和颈部的高度与坯料时的底部和颈部的高度均相等，旋压颈部的内锥面，将扩孔后得到的半成品安装到旋压机中进行旋压，将旋压机的辊轮从半成品的颈部上端开始对颈部内表面进行从上至小的单道次或多道次旋压成形，直至半成品的颈部内表面上部为斜面，且颈部的外径不变、内径扩大到预定尺寸，颈部的高度增加至预定尺寸为止，最终得到符合要求的高颈法兰。

Description

一种高颈法兰加工工艺

技术领域

本发明涉及法兰加工械技术领域，具体涉及一种高颈法兰加工工艺。

背景技术

目前，普遍使用的高压开关高颈法兰是分体式的，即法兰和筒体分别加工，然后采用焊接工艺将法兰与筒体焊接为一体，具体如图1所示。用这种制造方法生产出的高颈法兰存在以下主要缺陷：1、法兰和筒体焊接区域容易产生应力集中，使产品的抗疲劳强度降低，影响产品的使用寿命；2、在焊接过程中产品容易产生变形，直接影响产品的成形精度和一致性；3、在焊接完成后产品内表焊缝需要全面打磨，导致生产效率低下；4、对产品焊缝的全检，直接造成产品的制作成本大幅升高。由于上述原因，如果采用这种加工方法加工高压开关中高颈法兰，会极大的影响产品生产厂家的进步和发展。

因此，设计出一种加工简单合理、制作成本低、使用寿命长、且加工效率高的高压开关中高颈法兰的制造方法成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种加工效率高、材料利用率高，且产品成形质量易于控制的高颈法兰加工工艺。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种高颈法兰加工工艺，所述加工工艺包以下加工步骤；

S1：选用8053铝材为原材料；

S2：根据高颈法兰的规格，选定铝合金铸棒的规格，确保下料后的坯料高径比≤2.5；

S3：铝合金铸棒车削扒皮，确保去除其表面存在氧化钝化层、铸造夹杂、皮下气泡等缺陷，车削量以车削后铸棒表面不得存在肉眼可见的以上缺陷为准；

S4：锻造制坯，将扒皮后坯料入电炉进行加热，然后锻造得到锻坯；

S5：扩孔，在环轧机上对坯料进行环轧，得到半成品，其中：半成品颈部的外径和底部的外径达到预定尺寸，颈部的内径小于预定尺寸，且颈部的外表面为直面，半成品的底部和颈部的高度与坯料时的底部和颈部的高度均相等；

S6：旋压颈部的内锥面，将扩孔后得到的半成品安装到旋压机中进行旋压，将旋压机的辊轮从半成品的颈部上端开始对颈部内表面进行从上至小的单道次或多道次旋压成形，直至半成品的颈部内表面上部为斜面，且颈部的外径不变、内径扩大到预定尺寸，颈部的高度增加至预定尺寸为止，最终得到符合要求的高颈法兰；

S7：退火；

S8：粗加工；

S9：精加工。

为了确保法兰工件的锻造质量，优选的技术方案是，所述步骤S4加热具体为：将锻造坯料加热到450～520℃保温，保温结束的坯料，迅速转移进行锻造，变形温度区间320℃～430℃，锻造比不小于3:1。

为了确保法兰工件的锻造质量，进一步优选的技术方案是，所述坯料加热后保温时间为根据坯料厚度0.5min/mm～1.2min/mm。

为了确保法兰工件的端口的成型质量，优选的技术方案还有，所述步骤S6中，对旋压颈部的内锥面进行旋压前，先将半成品加热至360℃～420℃。

为了便于锻造后工件的机加工工序的顺利进行，优选的技术方案还有，所述步骤S7退火具体为装炉前将高颈法兰表面的毛刺、飞边等缺陷清理干净，然后利用电炉将坯料加热到330℃～400℃保温，保温时间根据坯料厚度按照1min/mm-2min/mm进行计算，保温结束后，将工件出炉空冷。

为了确保法兰工件的机械性能和导弹性能，优选的技术方案还有，所述步骤S1中的原材料在使用前应对其进行成分含量检验，应达到5083铝合金的化学成分按质量百分数为：Si≤0.40％，Fe≤0.40％，Cu≤0.10％，Zn≤0.25％，Ti≤0.15％，Mn 0.50％～1.00％，Cr 0.07％～0.25％，Mg 4.20％～4 90％，其他元素单个≤0.05％，其他元素合计≤0.15％，余量为Al的标注。

为了确保法兰工件的锻造质量，优选的技术方案还有，所述步骤S4中的坯料入电炉进行加热：用操作机把下好的材料加入锻造炉中，按加热工艺要求加热。

为了确保法兰工件的锻造质量，优选的技术方案还有，所述步骤S4中的锻造得到锻坯包括：用操作机从锻造炉中出料至5T全液压自由锻电液锤墩粗，始锻温度520℃±20℃，锻造时间10～15秒，打击次数5～6次，达到工艺要求的尺寸。

为了确保法兰工件的机械性能和加工精度，优选的技术方案还有，所述步骤S5中的扩孔前：将工件从5T全液压自由锻电液锤移至8T锤上工作区，用模锻电液锤进行冲孔，终锻温度450℃±20℃，锻造时间20～30秒，打击次数6～8次，要求坯料完全形成高颈法兰状。

为了确保法兰工件的机械性能和加工精度，优选的技术方案还有，所述步骤S6中的旋压形过程中芯模转速在200～300r/min的范围内合理选择，旋轮进给比在1.0～1.5mm/r的范围内合理选择，旋轮圆角半径在0.5t～1.5t的范围内合理选择，其中t为坯料壁厚，将旋压机的模具中的预成形坯料的筒形斜边旋至零件的设计要求。

本发明的优点和有益效果在于：高颈法兰加工工艺与现有技术相比，本发明的优点是由于高颈法兰通过锻压环轧和旋压复合成形，得到的高颈法兰其显微组织致密、晶粒细化，且力学强度、耐磨性和疲劳寿命明显高于其它锻造和机械加工方法；更为重要的是，消除了环轧工艺对坯料形状的严格要求，且避免了传统环轧过程中所引起的鱼尾缺陷，颈部成形质量更容易控制，提高了成形质量和材料利用率，降低了成本。

由于产品一体成形，取消了焊接工序，避免了焊接变形的发生，同时旋压工艺能够保证零件内孔的成形精度和表面质量，大幅提高了产品的成品率。取消了焊缝检测和打磨工序，极大提高了产品的加工效率。取消了焊缝，能够节省大量的焊缝检测费用，大大降低了产品的生产成本，提高了产品的表面硬度及抗疲劳强度，且本加工方法不产生焊接应力集中区，延长了产品的使用寿命。

本发明高颈法兰加工工艺使用5083替代5052材料，提高了法兰的炕蚀性和焊接性能。

使用模锻替代原先的自由锻镦粗变形，改善了法兰的质量问题，提高了生产效率。

使用双坡口模式替代原先的单坡口模式，改善了普通长颈法兰颈部单一性的问题，提高产品的使用效率，从而达到了节省了能源，改善环境的目的。

5083铝制高颈法兰，在数控机加工上可达到尺寸误差(±0.01)的水平，大大提高了装配效率；在法兰强度上达到了抗拉强度290MPA以上，屈服强度180MPA以上，大大的增加了铝制高颈法兰的抗压能力和耐高压能力(800KV特高压输电上需要材料抗老化，耐高压的优点)。

附图说明

图1是传统的带焊缝高压开关中高颈法兰结构示意图；

图2是本发明高颈法兰结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种高颈法兰加工工艺，所述加工工艺包以下加工步骤；

第一步：选用8053铝材为原材料；

第二步：根据高颈法兰的规格，选定铝合金铸棒的规格，确保下料后的坯料高径比≤2.5；

第三步：铝合金铸棒车削扒皮，确保去除其表面存在氧化钝化层、铸造夹杂、皮下气泡等缺陷，车削量以车削后铸棒表面不得存在肉眼可见的以上缺陷为准；

第四步：锻造制坯，将扒皮后坯料入电炉进行加热，然后锻造得到锻坯；

第五步：扩孔，在环轧机上对坯料进行环轧，得到半成品，其中：半成品颈部的外径和底部的外径达到预定尺寸，颈部的内径小于预定尺寸，且颈部的外表面为直面，半成品的底部和颈部的高度与坯料时的底部和颈部的高度均相等；

第六步：旋压颈部的内锥面，将扩孔后得到的半成品安装到旋压机中进行旋压，将旋压机的辊轮从半成品的颈部上端开始对颈部内表面进行从上至小的单道次或多道次旋压成形，直至半成品的颈部内表面上部为斜面，且颈部的外径不变、内径扩大到预定尺寸，颈部的高度增加至预定尺寸为止，最终得到符合要求的高颈法兰；

第七步：退火；

第八步：粗加工，粗车；

第九步：精加工，精车后磨削制成成品，如图2所示。

为了确保法兰工件的锻造质量，本发明优选的实施方案是，所述第四步加热具体为：将锻造坯料加热到450℃保温，保温结束的坯料，迅速转移进行锻造，变形温度区间320℃，锻造比不小于3:1。

为了确保法兰工件的锻造质量，本发明进一步优选的实施方案是，所述坯料加热后保温时间为根据坯料厚度0.5min/mm。

为了确保法兰工件的端口的成型质量，本发明优选的实施方案还有，所述第六步中，对旋压颈部的内锥面进行旋压前，先将半成品加热至360℃。

为了便于锻造后工件的机加工工序的顺利进行，本发明优选的实施方案还有，所述步第七步退火具体为装炉前将高颈法兰表面的毛刺、飞边等缺陷清理干净，然后利用电炉将坯料加热到330℃保温，保温时间根据坯料厚度按照1min/mm进行计算，保温结束后，将工件出炉空冷。

为了确保法兰工件的机械性能和导弹性能，本发明优选的实施方案还有，所述第一步中的原材料在使用前应对其进行成分含量检验，应达到5083铝合金的化学成分按质量百分数为：Si≤0.40％，Fe≤0.40％，Cu≤0.10％，Zn≤0.25％，Ti≤0.15％，Mn 0.50％，Cr0.07％，Mg 4.20％，其他元素单个≤0.05％，其他元素合计≤0.15％，余量为Al的标注。

为了确保法兰工件的锻造质量，本发明优选的实施方案还有，所述第四步中的坯料入电炉进行加热：用操作机把下好的材料加入锻造炉中，按加热工艺要求加热。

为了确保法兰工件的锻造质量，本发明优选的实施方案还有，所述第四步中的锻造得到锻坯包括：用操作机从锻造炉中出料至5T全液压自由锻电液锤墩粗，始锻温度520℃±20℃，锻造时间10秒，打击次数5次，达到工艺要求的尺寸。

为了确保法兰工件的机械性能和加工精度，本发明优选的实施方案还有，所述第五步中的扩孔前：将工件从5T全液压自由锻电液锤移至8T锤上工作区，用模锻电液锤进行冲孔，终锻温度450℃±20℃，锻造时间20秒，打击次数6次，要求坯料完全形成高颈法兰状。

为了确保法兰工件的机械性能和加工精度，本发明优选的实施方案还有，所述第六步中的旋压形过程中芯模转速在200r/min的范围内合理选择，旋轮进给比在1.0mm/r的范围内合理选择，旋轮圆角半径选择0.5t，其中t为坯料壁厚，将旋压机的模具中的预成形坯料的筒形斜边旋至零件的设计要求。

实施例2

一种高颈法兰加工工艺，所述加工工艺包以下加工步骤；

第一步：选用8053铝材为原材料；

第七步：退火；

第八步：粗加工，粗车；

第九步：精加工，精车后磨削制成成品，如图2所示。

为了确保法兰工件的锻造质量，本发明优选的实施方案是，所述第四步加热具体为：将锻造坯料加热到45℃保温，保温结束的坯料，迅速转移进行锻造，变形温度区间375℃，锻造比不小于3:1。

为了确保法兰工件的锻造质量，本发明进一步优选的实施方案是，所述坯料加热后保温时间为根据坯料厚度0.8min/mm。

为了确保法兰工件的端口的成型质量，本发明优选的实施方案还有，所述第六步中，对旋压颈部的内锥面进行旋压前，先将半成品加热至390℃。

为了便于锻造后工件的机加工工序的顺利进行，本发明优选的实施方案还有，所述步第七步退火具体为装炉前将高颈法兰表面的毛刺、飞边等缺陷清理干净，然后利用电炉将坯料加热到365℃保温，保温时间根据坯料厚度按照1.5min/mm进行计算，保温结束后，将工件出炉空冷。

为了确保法兰工件的机械性能和导弹性能，本发明优选的实施方案还有，所述第一步中的原材料在使用前应对其进行成分含量检验，应达到5083铝合金的化学成分按质量百分数为：Si≤0.40％，Fe≤0.40％，Cu≤0.10％，Zn≤0.25％，Ti≤0.15％，Mn 0.75％，Cr0.18％，Mg 4.55％，其他元素单个≤0.05％，其他元素合计≤0.15％，余量为Al的标注。

为了确保法兰工件的锻造质量，本发明优选的实施方案还有，所述第四步中的锻造得到锻坯包括：用操作机从锻造炉中出料至5T全液压自由锻电液锤墩粗，始锻温度520℃±20℃，锻造时间13秒，打击次数5次，达到工艺要求的尺寸。

为了确保法兰工件的机械性能和加工精度，本发明优选的实施方案还有，所述第五步中的扩孔前：将工件从5T全液压自由锻电液锤移至8T锤上工作区，用模锻电液锤进行冲孔，终锻温度450℃±20℃，锻造时间25秒，打击次数7次，要求坯料完全形成高颈法兰状。

为了确保法兰工件的机械性能和加工精度，本发明优选的实施方案还有，所述第六步中的旋压形过程中芯模转速在150r/min的范围内合理选择，旋轮进给比在1.2mm/r的范围内合理选择，旋轮圆角半径选择1t，其中t为坯料壁厚，将旋压机的模具中的预成形坯料的筒形斜边旋至零件的设计要求。

实施例3

一种高颈法兰加工工艺，所述加工工艺包以下加工步骤；

第一步：选用8053铝材为原材料；

第七步：退火；

第八步：粗加工，粗车；

第九步：精加工，精车后磨削制成成品，如图2所示。

为了确保法兰工件的锻造质量，本发明优选的实施方案是，所述第四步加热具体为：将锻造坯料加热到520℃保温，保温结束的坯料，迅速转移进行锻造，变形温度区间430℃，锻造比不小于3:1。

为了确保法兰工件的锻造质量，本发明进一步优选的实施方案是，所述坯料加热后保温时间为根据坯料厚度1.2min/mm。

为了确保法兰工件的端口的成型质量，本发明优选的实施方案还有，所述第六步中，对旋压颈部的内锥面进行旋压前，先将半成品加热至420℃。

为了便于锻造后工件的机加工工序的顺利进行，本发明优选的实施方案还有，所述步第七步退火具体为装炉前将高颈法兰表面的毛刺、飞边等缺陷清理干净，然后利用电炉将坯料加热到400℃保温，保温时间根据坯料厚度按照2min/mm进行计算，保温结束后，将工件出炉空冷。

为了确保法兰工件的机械性能和导弹性能，本发明优选的实施方案还有，所述第一步中的原材料在使用前应对其进行成分含量检验，应达到5083铝合金的化学成分按质量百分数为：Si≤0.40％，Fe≤0.40％，Cu≤0.10％，Zn≤0.25％，Ti≤0.15％，Mn 1.00％，Cr0.25％，Mg 4 90％，其他元素单个≤0.05％，其他元素合计≤0.15％，余量为Al的标注。

为了确保法兰工件的锻造质量，本发明优选的实施方案还有，所述第四步中的锻造得到锻坯包括：用操作机从锻造炉中出料至5T全液压自由锻电液锤墩粗，始锻温度520℃±20℃，锻造时间15秒，打击次数6次，达到工艺要求的尺寸。

为了确保法兰工件的机械性能和加工精度，本发明优选的实施方案还有，所述第五步中的扩孔前：将工件从5T全液压自由锻电液锤移至8T锤上工作区，用模锻电液锤进行冲孔，终锻温度450℃±20℃，锻造时间30秒，打击次数8次，要求坯料完全形成高颈法兰状。

为了确保法兰工件的机械性能和加工精度，本发明优选的实施方案还有，所述第六步中的旋压形过程中芯模转速在300r/min的范围内合理选择，旋轮进给比在1.5mm/r的范围内合理选择，旋轮圆角半径选择1.5t，其中t为坯料壁厚，将旋压机的模具中的预成形坯料的筒形斜边旋至零件的设计要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高颈法兰加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包以下加工步骤；

S1：选用8053铝材为原材料；

S7：退火；

S8：粗加工；

S9：精加工。

2.如权利要求1所述的高颈法兰加工工艺，其特征在于，所述步骤S4加热具体为：将锻造坯料加热到450～520℃保温，保温结束的坯料，迅速转移进行锻造，变形温度区间320℃～430℃，锻造比不小于3:1。

3.如权利要求2所述的高颈法兰加工工艺，其特征在于，所述坯料加热后保温时间为根据坯料厚度0.5min/mm～1.2min/mm。

4.如权利要求1所述的高颈法兰加工工艺，其特征在于，所述步骤S6中，对旋压颈部的内锥面进行旋压前，先将半成品加热至360℃～420℃。

5.如权利要求1所述的高颈法兰加工工艺，其特征在于，所述步骤S7退火具体为装炉前将高颈法兰表面的毛刺、飞边等缺陷清理干净，然后利用电炉将坯料加热到330℃～400℃保温，保温时间根据坯料厚度按照1min/mm-2min/mm进行计算，保温结束后，将工件出炉空冷。

6.如权利要求1所述的高颈法兰加工工艺，其特征在于，所述步骤S1中的原材料在使用前应对其进行成分含量检验，应达到5083铝合金的化学成分按质量百分数为：Si≤0.40％，Fe≤0.40％，Cu≤0.10％，Zn≤0.25％，Ti≤0.15％，Mn 0.50％～1.00％，Cr 0.07％～0.25％，Mg 4.20％～4 90％，其他元素单个≤0.05％，其他元素合计≤0.15％，余量为Al的标注。

7.如权利要求1所述的高颈法兰加工工艺，其特征在于，所述步骤S4中的坯料入电炉进行加热：用操作机把下好的材料加入锻造炉中，按加热工艺要求加热。

8.如权利要求1所述的高颈法兰加工工艺，其特征在于，所述步骤S4中的锻造得到锻坯包括：用操作机从锻造炉中出料至5T全液压自由锻电液锤墩粗，始锻温度520℃±20℃，锻造时间10～15秒，打击次数5～6次，达到工艺要求的尺寸。

9.如权利要求1所述的高颈法兰加工工艺，其特征在于，所述步骤S5中的扩孔前：将工件从5T全液压自由锻电液锤移至8T锤上工作区，用模锻电液锤进行冲孔，终锻温度450℃±20℃，锻造时间20～30秒，打击次数6～8次，要求坯料完全形成高颈法兰状。

10.如权利要求1所述的高颈法兰加工工艺，其特征在于，所述步骤S6中的旋压形过程中芯模转速在200～300r/min的范围内合理选择，旋轮进给比在1.0～1.5mm/r的范围内合理选择，旋轮圆角半径在0.5t～1.5t的范围内合理选择，其中t为坯料壁厚，将旋压机的模具中的预成形坯料的筒形斜边旋至零件的设计要求。