CN115229101B - 一种压裂泵凡尔体的整体锻造工艺及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压裂泵凡尔体的整体锻造工艺及其设备，涉及凡尔体锻造技术领域，包括支撑柱、基座和液压起重机，支撑柱的顶部通过螺栓固定有液压起重机，且位于液压起重机的一端安装有模锻锤，模锻锤的两侧与基座的两侧内壁相抵接，模锻锤与基座内壁为滑动连接；本发明是通过第二电机带动整个转杆在凹槽内左右摆动，使得整个带有搬运机构的固定块可以将高温柱块移动到整个第一放置柱上，同时经过模锻锤上的上模壳和第一下固定板上的下模壳挤压塑形，使得整个柱块转变为凡尔体，整个高温柱块在基座之间的搬运和移动通过滑杆上的弧形壳完成，相比较人工夹取高温柱块移动，速率高的同时还较为安全。

Description

一种压裂泵凡尔体的整体锻造工艺及其设备

技术领域

本发明涉及凡尔体锻造技术领域，具体为一种压裂泵凡尔体的整体锻造工艺及其设备。

背景技术

凡尔体是油气压裂柱塞泵的核心部件，由于凡尔体所处工况恶劣，长期承受高压交变载荷和高速流体冲刷，使得凡尔体使用时间较短，目前的凡尔体在70MP及以上压力下使用时的寿命为12-30小时，凡尔体寿命短的主要原因是凡尔体支撑锥面与凡尔座锥面频繁撞击、磨损，导致凡尔体支撑锥面出现金属剥落、磨损凹坑等，最终因密封失效而无法继续使用；

通常整个凡尔体的制备采用压锻工艺，首要条件就是整个凡尔体模具的制备，在模具设计时，上模模膛外围设计成环形，芯部开成十字形，下模直接在车床上冲出十字凹槽，同时模具材料采用5CrMnMo，模具钢材5CrMnMo是在中碳钢的基础上主要加入Cr、Mn、Mo三元素而研制成的，热处理后硬度HRC39-43左右，使得整体模具具有较高的强度与耐热疲劳强度、一定的硬度与耐磨性、良好的韧性钢与导热性；将整个上模安装在模锻锤上，整个下模固定在模锻锤的座台上，再将35CrMo钢锻造初始锻造温度调节到1180℃，终锻温度控制在850℃，根据合金平衡图可知，35CrMo钢在单相温度区间，金属具有最佳塑性，而在多相温度区间，塑性较差，变形抗力增大，锻造困难，等待原料放置好后，启动模锻锤，利用强大的重力挤压，使得整个原料得到充分塑形，塑形结束后的原料通过工人手动搬运至切边、打磨工作台上开始精细化处理，整个凡尔体压锻制备时，需要人为多次参与整个凡尔体的搬运，包括基座上的卸料，带有毛边的凡尔体搬运，同时凡尔体的压锻和剪切不在同一车间进行，就会导致整个凡尔体的整体锻造工艺速率大大降低，同时整个高温原料搬运风险较大；

为此，我们提出一种压裂泵凡尔体的整体锻造工艺及其设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压裂泵凡尔体的整体锻造工艺及其设备，以解决上述背景技术中提出的在不同车间对凡尔体进行锻造，毛边去除时还需不断搬运转移凡尔体，同时整个凡尔体压锻时工人的安全受到影响；

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种压裂泵凡尔体的整体锻造工艺，该压裂泵凡尔体的整体锻造工艺为：

S1：高温原料的放置与搬运；

将高温煅烧到1200℃左右的35CrMo柱料放入到放置台上，启动位于凹槽内的第二电机，通过第二电机一端连接的转杆带动整个E型槽内的竖板运动，当整个伸缩柱上的弧形壳与放置台上的高温柱料接触后，由于整个弧形壳底部内凹结构的设置，从而使得整个滑杆下落过程中分开，又由于整个柱料的半径大于整个放置台，当整个弧形壳与柱料的底部接触后，位于滑杆上的弹簧带动整个滑杆上的弧形壳对整个放置台上的柱料进行夹取，此时，整个第二电机带动整个转杆向左移动；

当整个竖板运动到整个E型槽的中间位置时，此时的固定块开始下落，同时整个带有柱料的弧形壳运动到整个第一下固定板的中间位置，并与第一放置柱处于同一竖直角度，当固定块带动整个滑杆下降时，位于第一下固定板上的锥形块开始与两块滑杆接触，并将两根滑杆撑开，从而使得位于弧形壳内的柱料掉落到第一放置柱上，位于中空槽内的电动推杆将整个位于E型槽中间位置的固定块向上抬起，同时，第二电机带动整个固定块回到初始位置，完成整个料柱的搬运和放置；

S2：料柱的高压塑形；

工作人员事先将整个上固定板安装到模锻锤底部，同时再将上模壳固定到上固定板上，整个液压起重机将整个基座内的模锻锤抬起，高速下落的模锻锤，使得整个柱料迅速地进入到上模壳与下模壳内，完成整个柱料的塑形，剩余围绕在凡尔体周围的残料进入到剪切工序中处理；

S3：凡尔体的搬运与剪切；

塑形成功的柱料卡接在第一放置柱上，此时，整个第二电机带动整个固定块再次进入到E型槽内，同时整个电动推杆带动固定块上的折叠杆下落一定高度，当整个折叠杆上的夹块位于第一放置柱上凡尔体的两侧时，位于固定块一侧的第一电机开始工作，带动整个螺纹杆转动，同时使得整个折叠杆开始收缩，从而造成位于凡尔体两侧的夹块对整个凡尔体进行夹紧，此时整个电动推杆开始工作，带动整个带有毛边的凡尔体来到第二放置柱上，并将整个凡尔体放在第二放置柱上，开始对凡尔体周围废料的裁剪；

当整个第二电机带动整个固定块回到E型槽的右侧时，再次将新的高温柱料放入到第一放置柱上，等待整个固定块回到最右侧的E型槽内时，此时整个液压起重机开始带动整个模锻锤下落，整个上模壳对整个第一放置柱上的柱料进行塑形，位于模锻锤另一侧的上模壳对第二放置柱上的凡尔体进行修边，利用压力将凡尔体周围的料进行压减，多余废料掉落到废料槽内，工人再将整个一体化制备的凡尔体取出。

进一步的，一种压裂泵凡尔体的整体锻造设备，包括支撑柱、基座和液压起重机，所述支撑柱的顶部通过螺栓固定有液压起重机，且位于液压起重机的一端安装有模锻锤，所述模锻锤的两侧与基座的两侧内壁相抵接，所述模锻锤与基座内壁为滑动连接；

所述基座的两侧内壁对称开设有凹槽，且位于凹槽的两侧内壁通过点焊固定有滑柱，所述滑柱的外壁套设有固定块，且位于固定块的一侧安装有搬运机构；

所述搬运机构包括竖板、滑杆、伸缩柱、弹簧、弧形壳、折叠杆、滑槽、滑块和夹块，所述固定块的一侧通过点焊固定有竖板，且位于竖板的一侧对称滑动连接有滑杆，两个所述滑杆的相对面通过螺栓对称固定有伸缩柱，且位于伸缩柱的外壁套设有弹簧，所述弹簧的一端与滑杆的一侧相抵接，所述滑杆的一侧通过点焊固定有弧形壳，所述固定块的一侧安装有折叠杆，且位于折叠杆的一侧开设有滑槽，所述滑槽内滑动连接有滑块，所述折叠杆的底部一侧通过螺栓固定有夹块；

进一步的，所述固定块的一侧通过螺栓固定有第一电机，且位于第一电机的输出端贯穿固定块的一侧并通过点焊固定有螺纹杆，所述螺纹杆的一端通过轴承与固定块的一侧内壁活动连接；

所述凹槽的内壁开设有E型槽，所述基座内通过螺栓固定有第二电机，且位于第二电机的输出端贯穿凹槽一侧并通过点焊固定有转杆，所述转杆的一侧开设有转槽，所述基座的内开设有中空槽，且位于中空槽的底部内壁通过螺栓固定有电动推杆；

所述固定块的一侧分别贯穿转槽与E型槽并延伸至中空槽内，所述基座的底部内壁通过点焊对称固定有第一下固定板和第二下固定板，所述第一下固定板的顶部通过螺栓固定有下模壳，所述第二下固定板的顶部通过螺栓固定有第二放置柱。

进一步的，所述下模壳的顶部开设有溢料槽，且位于溢料槽的内壁固定有第一放置柱，所述第二放置柱的外壁且位于第二下固定板上开设有废料槽，所述第一下固定板的顶部通过点焊对称固定有锥形柱，所述基座的底部内壁通过点焊固定有放置台。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过第二电机带动整个转杆在凹槽内左右摆动，使得整个带有搬运机构的固定块可以将高温柱块移动到整个第一放置柱上，同时经过模锻锤上的上模壳和第一下固定板上的下模壳挤压塑形，使得整个柱块转变为凡尔体，整个凡尔体从第一下固定板到第二下固定板上，整个高温柱块在基座之间的搬运和移动通过滑杆上的弧形壳完成，相比较人工夹取高温柱块移动，速率高的同时还较为安全；

2、本发明中，通过第一电机带动螺纹杆转动，使得整个第一下固定板上带有毛边的凡尔体移动到第二下固定板上的第二放置柱顶部，经过下落的模锻锤再次锤击，使得整个凡尔体表面的废料脱落，同时整个凡尔体从整个第二放置柱底部排出，相比较将带有毛边的凡尔体搬运到另一车间加工，整个凡尔体的整体锻造设备既可以实现整个凡尔体的塑形又可以将带有残存废料的凡尔体进行去边操作，使得整个凡尔体的制备速率大大提高；

附图说明

图1为本发明的压裂泵凡尔体的整体锻造设备整体结构示意图；

图2为本发明的基座主视剖面结构示意图；

图3为本发明的A处结构放大示意图；

图4为本发明的搬运机构整体结构示意图；

图5为本发明的基座俯视结构示意图；

图6为本发明的凹槽侧视剖面结构示意图；

图7为本发明的上模壳整体结构示意图；

图8为本发明的第一电机与固定块连接侧视结构示意图。

图中：1、支撑柱；2、基座；3、液压起重机；4、模锻锤；5、上固定板；6、第一下固定板；7、上模壳；8、下模壳；9、第二下固定板；10、溢料槽；11、第一放置柱；12、第二放置柱；13、废料槽；14、凹槽；15、滑柱；16、固定块；17、第一电机；18、螺纹杆；19、搬运机构；191、竖板；192、滑杆；193、伸缩柱；194、弹簧；195、弧形壳；196、折叠杆；197、滑槽；198、滑块；199、夹块；20、中空槽；21、电动推杆；22、第二电机；23、转杆；24、转槽；25、E型槽；26、锥形柱；27、放置台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：

实施例1：

通常整个凡尔体的制备采用压锻工艺，制备此类铸件时，通常需要对整个模具进行设计，并将模具放入到压锻装置内，由于整个凡尔体的一端带有锥体，在对整个凡尔体压锻时，上模壳7用于凡尔体顶部锥体的塑形，下模壳8用于凡尔体底座的塑形，由于不易成型及高筋难以填满的坯件部位，必须放在上模中，上模先接触材料，变形快于下模，且有毛边槽的阻挡，易于成型，待模具设计结束，在将对应上模壳7和下模壳8固定在压锻锤和基座2上的第一下固定板6上，开始整个凡尔体的压锻操作；

传统的凡尔体制备需要工作人员手动夹取高温柱料放入到下模壳8内，等待模锻锤4塑形后，再将粗制的凡尔体夹出搬运到精修车间，对凡尔体的毛边进行剪切，由于整个凡尔体制备搬运工作量大，同时还存在一定风险，为此本发明中在整个基座2上安装搬运机构19，用于整个原料到凡尔体之间的搬运，同时再将整个凡尔体毛边的剪切放入到同一装置中进行，使得整个凡尔体的制备速率得到提高；

具体操作时，工作人员将加热到1200度的凡尔体制备柱料放入到放置台27上，整个放置台27的半径小于整个柱料的半径，由于整个放置台27离第一下固定板6存在一定距离，工作人员更方便将整个高温柱料放入到放置台27上；

初始状态下，整个基座2凹槽14内的转杆23位于E型槽25的最右边，如图6所示，整个E型槽25开设在凹槽14的一侧内壁，同时整个凹槽14的两侧安装有滑柱15，整个滑柱15上滑动连接有固定块16，整个固定块16的一侧分别贯穿转杆23上的转槽24和E型槽25并延伸至凹槽14一侧的中空槽20内，当整个凹槽14一侧的第二电机22带动整个转杆23转动，转动的转杆23带动整个固定块16在E型槽25内左右运动，初始状态下的固定块16位于E型槽25的右侧，同时整个固定块16一侧连接的搬运机构19不会受到整个模锻锤4的影响；

整个固定块16的一侧固定有竖板191，整个竖板191上滑动连接有两根滑杆192，如图4所示，整个滑杆192上安装有弧形壳195，整个弧形壳195的底部内壁下凹，同弧形壳195的底部上凹，当整个弧形壳195与放置台27上的柱料接触后，整个柱料将整个弧形壳195打开，又由于整个放置台27的直径小于柱料，当整个弧形壳195下降到一定距离后，此时整个弧形壳195受到滑杆192上的弹簧194和伸缩柱193作用，使得整个弧形壳195将放置台27上的柱料夹取，并固定在弧形壳195的底部内壁上；

当需要将柱料放置到第一下固定板6上下模壳8内时，此时整个第二电机22开始工作，带动整个转杆23转动，整个转杆23转动的同时带动整个固定块16在E型槽25内向左运动，当整个固定块16运动到E型槽25的中间位置时，整个固定块16在重力的作用下开始下落，同时整个第一下固定板6上的锥形柱26开始与两根滑杆192缝隙接触，当固定块16下降到一定距离后，整个锥形块将两根滑杆192挤开，使得整个弧形壳195内的柱料落到下模壳8上的第一放置柱11上，整个料柱放置结束后，防止整个上固定板5上的模锻锤4将整个搬运机构19砸坏，此时，位于中空槽20内的电动推杆21开始推动整个E型槽25内的固定块16，当整个固定块16上升一定高度后，此时的第二电机22带动整个搬运机构19回到E型槽25的最右侧，开始整个凡尔体的压锻操作；

实施例2：

整个支撑柱1顶部的液压起重机3带动整个模锻锤4上下运动，当需要锤击下模壳8上的柱料时，此时的模锻锤4上升一定高度，下落的模锻锤4将整个第一放置柱11上的柱料压入下模壳8内，完成整个柱料的塑形工作，如图5所示，整个基座2底部内壁上安装有第一下固定板6和第二下固定板9，整个第一下固定板6上固定有下模壳8，同时下模壳8内固定有第一放置柱11，位于第一放置柱11的外侧开设有溢料槽10，整个柱料在压锻过程中，部分原料由于上模壳7和下模壳8的挤压，从模具的连接缝隙溢出进入到溢料槽10内，同时也会在溢料位置出现毛边，因此也需要对整个带有毛边的凡尔体进行切割操作；

整个第二下固定板9上安装有与下模壳8相同大小的第二放置柱12，整个第二放置柱12的外围开设有废料槽13，将整个带有毛边的凡尔体放置到第二放置柱12上后，下落的模锻锤4上同样安装与上模壳7相似的圆柱，但是整个圆柱为实心的，负责挤压整个第二放置柱12上的凡尔体，同时整个第二放置柱12再被挤压时，凡尔体上的毛边落入到废料槽13内，剩下的凡尔体顺着下降的第二放置柱12，排出整个第二下固定板9，完成整个凡尔体的修边工作。

实施例3：

如图4所示，整个固定块16上安装有折叠杆196，整个折叠杆196上开设有滑槽197，同时滑槽197内滑动连接有滑块198，整个滑块198与固定块16上的螺纹杆18相套设，同时两个滑块198内螺旋纹路相反，造成整个螺纹杆18转动后，两个滑块198相向运动或者向背运动，从而带动折叠杆196伸缩；

当塑形成功的柱料卡接在第一放置柱11上，此时，整个第二电机22带动整个固定块16再次进入到E型槽25内，同时整个电动推杆21带动固定块16上的折叠杆196下落一定高度，当整个折叠杆196上的夹块199位于第一放置柱11上凡尔体的两侧时，位于固定块16一侧的第一电机17开始工作，带动整个螺纹杆18转动，同时使得整个折叠杆196开始收缩，从而造成位于凡尔体两侧的夹块199对整个凡尔体进行夹紧，此时整个电动推杆21开始工作，带动整个带有毛边的凡尔体来到第二放置柱12上，并将整个凡尔体放在第二放置柱12上，开始对凡尔体周围废料的裁剪。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (2)

1.一种压裂泵凡尔体的整体锻造设备，包括支撑柱(1)、基座(2)和液压起重机(3)，其特征在于：所述支撑柱(1)的顶部通过螺栓固定有液压起重机(3)，且位于液压起重机(3)的一端安装有模锻锤(4)，所述模锻锤(4)底部安装有上固定板(5)，且位于上固定板(5)底部安装有上模壳(7)，所述模锻锤(4)的两侧与基座(2)的两侧内壁相抵接，所述模锻锤(4)与基座(2)内壁为滑动连接；

所述基座(2)的两侧内壁对称开设有凹槽(14)，且位于凹槽(14)的两侧内壁通过点焊固定有滑柱(15)，所述滑柱(15)的外壁套设有固定块(16)，且位于固定块(16)的一侧安装有搬运机构(19)；

所述搬运机构(19)包括竖板(191)、滑杆(192)、伸缩柱(193)、弹簧(194)、弧形壳(195)、折叠杆(196)、滑槽(197)、滑块(198)和夹块(199)，所述固定块(16)的一侧通过点焊固定有竖板(191)，且位于竖板(191)的一侧对称滑动连接有滑杆(192)，两个所述滑杆(192)的相对面通过螺栓对称固定有伸缩柱(193)，且位于伸缩柱(193)的外壁套设有弹簧(194)，所述弹簧(194)的一端与滑杆(192)的一侧相抵接，所述滑杆(192)的一侧通过点焊固定有弧形壳(195)，弧形壳(195)底部内凹结构的设置，使得滑杆(192)下落过程中分开，柱料的半径大于放置台(27)，当弧形壳(195)与柱料的底部接触后，位于滑杆(192)上的弹簧(194)带动滑杆(192)上的弧形壳(195)对放置台(27)上的柱料进行夹取；所述基座(2)的底部内壁通过点焊固定有放置台(27)；

所述固定块(16)的一侧安装有折叠杆(196)，且位于折叠杆(196)的一侧开设有滑槽(197)，所述滑槽(197)内滑动连接有滑块(198)，所述折叠杆(196)的底部一侧通过螺栓固定有夹块(199)；

所述固定块(16)的一侧通过螺栓固定有第一电机(17)，且位于第一电机(17)的输出端贯穿固定块(16)的一侧并通过点焊固定有螺纹杆(18)，所述螺纹杆(18)的一端通过轴承与固定块(16)的一侧内壁活动连接；滑块(198)与固定块(16)上的螺纹杆(18)相套设，两个滑块(198)内螺旋纹路相反；

所述凹槽(14)的内壁开设有E型槽(25)，所述基座(2)内通过螺栓固定有第二电机(22)，且位于第二电机(22)的输出端贯穿凹槽(14)一侧并通过点焊固定有转杆(23)，所述转杆(23)的一侧开设有转槽(24)，所述基座(2)的内开设有中空槽(20)，且位于中空槽(20)的底部内壁通过螺栓固定有电动推杆(21)；

所述固定块(16)的一侧分别贯穿转槽(24)与E型槽(25)并延伸至中空槽(20)内，所述基座(2)的底部内壁通过点焊对称固定有第一下固定板(6)和第二下固定板(9)，所述第一下固定板(6)的顶部通过螺栓固定有下模壳(8)，所述第二下固定板(9)的顶部通过螺栓固定有第二放置柱(12)。

2.根据权利要求1所述的一种压裂泵凡尔体的整体锻造设备，其特征在于：所述下模壳(8)的顶部开设有溢料槽(10)，且位于溢料槽(10)的内壁固定有第一放置柱(11)，所述第二放置柱(12)的外壁且位于第二下固定板(9)上开设有废料槽(13)，所述第一下固定板(6)的顶部通过点焊对称固定有锥形柱(26)。