CN115338363A - 锻钢阀阀杆螺母的加工装置及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀杆螺母加工技术领域，具体公开了一种锻钢阀阀杆螺母的加工装置及其制备工艺，该制备工艺包括备料、冷镦成型、调制热处理、氮化处理和QPQ处理五大步骤，该加工装置包括冷镦机箱、进料机构、工件输送机构和冷端成型装置；本发明将传统的热锻工艺改为冷镦工艺，原料经过六次冷镦成型处理后，使得制备的阀杆螺母产品表面光洁，无氧化无脱碳，而且使得产品几何尺寸偏差小，有利于批量产品的一致性控制，有利于后期调质热处理，产品机械性能可控性更高；该加工装置将整个冷镦处理过程浸入到冷却液中，使得工件因冷镦产生的热量散去，同时冷却液的存在能够使得工件在冷镦处理时与空气隔绝，避免了冷镦过程中的工件被氧化，保证了产品质量。

Description

锻钢阀阀杆螺母的加工装置及其制备工艺

技术领域

本发明涉及阀杆螺母加工技术领域，具体公开了一种锻钢阀阀杆螺母的加工装置及其制备工艺。

背景技术

锻钢阀是一种主要适用于火力电站各种系统的管路上，用于切断或接通管路介质的阀门。锻钢阀与其他阀门产品相比的特点是高温高压，独特的自密封设计，压力越高，密封越可靠，由于性能技术特性、工况的特殊使产品也形成了其他产品所替代不了的特点。目前，传统锻钢阀的阀杆螺母多是采用热锻工艺进行加工成型，在产品热锻成型时高温加热会产生表面氧气层，造成毛坯外观凹凸不平，表面易形成脱碳层，毛坯尺寸加大，影响性能的稳定性。目前已有相关螺母的加工由热锻工艺改为冷镦工艺，在冷镦工艺中工件不需要进行加热，产品为球化珠光体+铁素体组织，通过调质热处理后得到的回火索氏体晶粒度差异小，同批次产品一致性好，但是由于受限于现有螺母冷镦机的不足，使其无法实现批量生产，而且生产处的阀杆螺母均存在一定的质量问题。

例如申请号为2012105920909的发明专利就公开了一种管螺母冷镦装置及其冷镦工艺，该装置包括切断机构、送料机构、传送机构以及六个模具，送料机构与切断机构的位置对应，传送机构在送料机构以及模具之间移动送料，模具包括用于预镦倒角的第一模具、用于成型杆径的第二模具、用于预镦头部六角形状的第三模具、用于反挤内孔并同时精镦出头部六角形状的第四模具和第五模具、以及用于通孔的第六模具，六个模具依次排列。该发明无需以价格昂贵的六角棒料为原料，节省了生产成本，工位料在模具中直接成型，工序简单。但是在阀杆螺母冷镦过程中会产生大量的热量，现有的管螺母冷镦装置无法在冷镦过程中对工件进行及时降温，导致螺母工件表面仍会产生热量，螺母工件在高温情况下与空气相接处，仍容易产生表面氧气层，导致制备的阀杆螺母质量差。因此，针对现有阀杆螺母热锻工艺以及现有管螺母冷镦装置在对工件加工时存在的不足，本发明提出了一种能够有效解决上述技术问题的锻钢阀阀杆螺母的加工装置及其制备工艺，以解决现有阀杆螺母热锻工艺以及现有管螺母冷镦装置在对工件加工时存在的上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是旨在于提供一种锻钢阀阀杆螺母的加工装置及其制备工艺，以解决现有

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种锻钢阀阀杆螺母的制备工艺，包括如下步骤：

S1:选用表面无瑕疵的不锈钢线卷为原料备用：

S2:将步骤1中的不锈钢线卷料先经过定长切断，然后依次经过六次冷镦加工成型后得到半成品料；

S3:将步骤2中得到的半成品料先进行淬火处理，然后回火保温处理；

S4:将步骤3中经过热处理后的半成品料再进行氮化处理；

S5:将步骤4中氮化处理的成品料QPQ处理，风干渗油入库即可。

本发明还公开了一种用于上述锻钢阀阀杆螺母的加工装置，所述加工装置为步骤中所使用的设备，其包括冷镦机箱、进料机构、工件输送机构和冷端成型装置，所述进料机构设置在冷镦机箱的左端，所述冷镦机箱的右端设置有成品出料板，所述冷镦机箱的旁侧设置有冷却液箱，所述冷却液箱与冷镦机箱底部之间通过输液管相连接，且在输液管上设置有输液泵；

所述冷端成型装置包括上模座和下模座，所述上模座的下表面左右等间隔设置有六个上模头，所述下模座的上表面设置有与每个上模头上下对齐的成型模体，所述冷镦机箱的上端设置有第一液压装置，且第一液压装置的下端与上模座相连接，所述冷镦机箱的下端设置有第二液压装置，所述第二液压装置的顶端与下模座相连接，且下模座在第二液压装置的作用下伸出冷镦机箱中的冷却液设置；

所述工件输送机构包括水平设置在冷镦机箱侧面上的导轨条，且导轨条位于上模座和下模座之间的水平位置设置，所述导轨条中左右滑动设置有移动条，所述移动条上等间隔设置有六个夹持组件，且每个夹持组件分别与对应的上模头、成型模体对齐设置，所述导轨条上设置有实现移动条定向移动的驱动装置。

作为上述方案的进一步设置，所述冷镦机箱的底壁上固定有竖向设置的活塞筒，所述活塞筒的下端连接有输气管，所述输气管的端部连接有弹性膨胀体，所述下模座的下表面固定连接有活塞杆，所述活塞杆的下端连接有伸入活塞筒中设置的密封活塞。

作为上述方案的进一步设置，所述冷镦机箱的下表面设置有液压传感器，所述液压传感器上端的液位探头伸入冷镦机箱中设置，所述冷镦机箱的前侧面设置有控制箱，所述液压传感器与控制箱中的控制模块电性连接，所述输液泵与控制模块的输出端电性连接。

作为上述方案的进一步设置，所述冷镦机箱中设置有温度传感器，且温度传感器与控制箱中的控制模块电性连接，所述冷却液箱的底壁设置有半导体制冷器，所述半导体制冷器与控制模块的输出端电性连接。

作为上述方案的具体设置，所述进料机构包括设置在冷镦机箱后侧面的线料卷和设置在冷镦机箱左上端的送料轮组，所述送料轮组的下端设置有用于驱动送料轮组转动的送料电机，所述冷镦机箱内腔左端设置有导向轮组，所述线料卷上的钢线原料由送料轮组定长送入，并在导向轮组的作用下垂直向下定长移动，位于所述导向轮组下方的冷镦机箱中设置有钢线原料切断机构。

作为上述方案的具体设置，所述钢线原料切断机构包括固定设置在冷镦机箱后侧面的固定切断刀片，所述固定切断刀片的前侧面上下错位设置有移动切断刀片，所述冷镦机箱的前侧面设置有用于推动移动切断刀片的第三液压装置。

作为上述方案的进一步设置，所述下模座的前后两侧面设置有导向块，且导向块上开设有导向滑口，所述冷镦机箱的前后内壁上均连接有与导向滑口相匹配的竖向导轨，所述上模座的上表面连接有导向滑杆，所述冷镦机箱的上表面开设有与导向滑杆相匹配的通孔。

作为上述方案的具体设置，所述夹持组件包括两个对称设置的夹块，且两个夹块外端相对面上开设有夹持槽，两个所述夹块的内端之间连接有双向伸缩油缸。

作为上述方案的具体设置，所述驱动装置包括固定在导轨条上端的驱动电机，所述驱动电机的输出轴上连接有驱动齿轮，所述移动条的上表面设置有与驱动齿轮相啮合的齿条。

有益效果：

1)本发明将传统的热锻工艺改为冷镦工艺，原料经过六次冷镦成型处理后，使得制备的阀杆螺母产品表面光洁，无氧化无脱碳。同时冷镦加工使得产品几何尺寸偏差小，有利于批量产品的一致性控制，产品内部金相组织偏差小，有利于后期调质热处理，产品机械性能可控性更高。

2)本发明设计的锻钢阀阀杆螺母的加工装置利用上模座、下模座在运行过程中的上下移动，能够将整个冷镦处理过程浸入到冷却液中，使得工件因冷镦产生的热量能够充分被散去，同时冷却液的存在能够使得工件在冷镦处理时与空气隔绝，避免了冷镦过程中的工件被氧化，保证了产品质量。

3)本发明还对加工装置进一步改进设计，在下模座向下移动过程中，将活塞筒中的空气注入到弹性膨胀体中，使得弹性膨胀体体积变大，然后在弹性膨胀体的作用下能够将冷镦机箱中的液位进行提升，使得整个冷镦过程中产品充分浸在冷却液中；同时其设置的液位传感器、温度传感器能够对冷镦机箱中冷却液进行实时动态监测，一旦出现异常则控制模块及时发出控制指令进行调整，确保阀杆螺母冷镦过程中的稳定运行，使得阀杆螺母能够连续化冷镦加工，极大保证了产品的加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明加工装置的第一角度立体结构示意图；

图2为本发明加工装置的第一角度立体结构示意图；

图3为本发明中冷镦机箱的主视内部平面结构示意图；

图4为本发明中冷镦机箱的侧视内部平面结构示意图；

图5为本发明中下模座、成型模体的立体结构示意图；

图6为本发明中上模座、上模头的立体结构示意图；

图7为本发明中工件输送机构的立体结构示意图；

图8为本发明中夹持组件的立体结构示意图；

图9为本发明中活塞筒、弹性膨胀体、活塞杆等立体结构示意图；

图10为本发明中冷却液箱的内部平面结构示意图。

其中：

1-冷镦机箱，100-冷却液，101-成品出料板；

2-进料机构，201-线料卷，202-送料轮组，203-送料电机，204-导向轮组，205-固定切断刀片，206-移动切断刀片，207-第三液压装置；

3-工件输送机构，301-导轨条，302-移动条，303-夹持组件，3031-夹块，3032-双向伸缩油缸，303-驱动装置，3041-驱动电机，3042-驱动齿轮，3043-齿条；

4-冷端成型装置，401-上模座，402-下模座，4021-导向块，403-上模头，404-成型模体，405-第一液压装置，406-第二液压装置，407-竖向导轨，408-导向滑杆；

5-冷却液箱，501-输液管，502-输液泵，503-半导体制冷器；

601-活塞筒，602-输气管，603-弹性膨胀体，604-活塞杆，605-密封活塞；

701-液压传感器，702-液位探头，703-控制箱，704-温度传感器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1～10，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

实施例1公开了一种锻钢阀阀杆螺母的制备工艺，主要包括备料、冷镦成型、调制热处理、氮化处理和QPQ处理五大步骤。其具体步骤如下：

步骤一：选用合格的1CR13不锈钢线料，并且要求原料表面无任何缺陷。

步骤二：将不锈钢线卷料先经过定长切断，然后依次经过六组模具经过冷镦加工成型后得到半成品料。

步骤三：先升温至1000℃保温2h，然后出炉油淬；淬火后升温至680℃后保温4h，然后空冷。

步骤四：根据热处理手册中渗氮工艺进行处理，将产品放置真空升温至400℃恒温1h，然后进入液体氮化炉升温560℃保温12h，出炉水冷。

步骤五：对渗氮处理后的阀杆螺母成品料QPQ处理，风干渗油入库即可。

本实施例1公开的锻钢阀阀杆螺母的制备工艺，将传统的热锻工艺改为冷镦工艺，原料经过六次冷镦成型处理后，使得制备的阀杆螺母产品表面光洁，无氧化无脱碳。同时，几何尺寸偏差小，有利于批量产品的一致性控制，产品内部金相组织偏差小，有利于后期调质热处理，产品机械性能(硬度、抗拉强度、保证载荷)可控性更高。毛坯硬度无散差，有利于后期工序加工，使产品表面粗糙度较好。

实施例2

实施例2公开了一种用于上述实施例1中锻钢阀阀杆螺母的加工装置，参考附图1、附图2和附图3，该锻钢阀阀杆螺母的加工装置的主体包括冷镦机箱1、进料机构2、工件输送机构3和冷端成型装置4。

参考附图3、附图5和附图6，该冷端成型装置4包括上模座401和下模座402，在上模座401的下表面左右等间隔设置有六个上模头403，在下模座402的上表面设置有与每个上模头403上下对齐的成型模体404。同时还在冷镦机箱1的上端设置有第一液压装置405，并将第一液压装置405的下端与上模座401相连接。在冷镦机箱1的下端设置有第二液压装置406，并将第二液压装置406的顶端与下模座402相连接，并且下模座402在第二液压装置406的作用下能够伸出冷镦机箱1中的冷却液100水平液位，然后在冷镦加工过程中通过控制第二液压装置406缩短，使得冷镦过程中在冷却液100中进行，从而能够对冷镦过程中的工件进行快速散热。

为了保证上模座401和下模座402在上下移动过程中的稳定性，还在下模座402的前后两侧面设置有导向块4021，并且导向块4021上开设有导向滑口，然后冷镦机箱1的前后内壁上均连接有与导向滑口相匹配的竖向导轨407。同时在上模座401的上表面连接有导向滑杆408，然后在冷镦机箱1的上表面开设有与导向滑杆408相匹配的通孔。

参考附图3、附图7和附图8，该工件输送机构3包括水平设置在冷镦机箱1侧面上的导轨条301，并且将导轨条301位于上模座401和下模座402之间的水平位置设置。在导轨条301中左右滑动设置有移动条302，移动条302上等间隔设置有六个夹持组件303，并且每个夹持组件303分别与对应的上模头403、成型模体404对齐设置。具体的夹持组件303包括两个对称设置的夹块3031，并且在两个夹块3031外端相对面上开设有夹持槽，两个夹块3031的内端之间连接有双向伸缩油缸3032，上述通过控制双向伸缩油缸3032的伸长或缩短，能够使得两个夹块3031相互靠近或远离运动，从而实现对冷镦工件的夹持和松放。

另外，还在导轨条301上设置有实现移动条302定向移动的驱动装置304，具体的驱动装置304包括固定在导轨条301上端的驱动电机3041，驱动电机3041的输出轴上连接有驱动齿轮3042，移动条302的上表面设置有与驱动齿轮3042相啮合的齿条3043。上述通过控制驱动电机3041的正反转，然后在驱动齿轮3042与齿条3043的啮合传动下，能够使得移动条302左右来回运动，从而实现冷端后工件的定点输送。

参考附图1、附图3和附图7，将进料机构2设置在冷镦机箱1的左端，并在冷镦机箱1的右端设置有成品出料板101。具体的进料机构2包括设置在冷镦机箱1后侧面的线料卷201以及设置在冷镦机箱1左上端的送料轮组202。在送料轮组202的下端设置有用于驱动送料轮组202转动的送料电机203，然后在冷镦机箱1内腔左端设置有导向轮组204，使得线料卷201上的钢线原料由送料轮组202定长送入，并在导向轮组204的作用下垂直向下定长移动。同时还在位于导向轮组204下方的冷镦机箱1中设置有钢线原料切断机构，该钢线原料切断机构包括固定设置在冷镦机箱1后侧面的固定切断刀片205，固定切断刀片205的前侧面上下错位设置有移动切断刀片206，冷镦机箱1的前侧面设置有用于推动移动切断刀片206的第三液压装置207。上述通过进料机构2将不锈钢线原料定长伸入，经过导向轮组204垂直向下推动，然后再第三液压装置207的作用下将移动切断刀片206向固定切断刀片205处推动，从而完成对原料的定长切断，并且在切断之间被最左端的夹持组件303夹持固定。

最后，还在冷镦机箱1的旁侧设置有冷却液箱5，冷却液箱5与冷镦机箱1底部之间通过输液管501相连接，并且在输液管501上设置有输液泵502，通过输液泵502的作用定量定时向冷镦机箱1中补充冷却液，防止冷却液水位过低而无法对冷镦过程中的工件进行降温。

实施例3

实施例3公开了一种以实施例2为基础，对冷镦机箱1中的冷却液进行动态监测、并及时补充调整的技术方案，其与实施例2相同之处不做再次说明，其不同之处可参考附图3、附图4、附图9和附图10。

本实施例3还在冷镦机箱1的底壁上固定有竖向设置的活塞筒601，具体活塞筒601的数量可设置为两个，在每个活塞筒601的下端连接有输气管602，输气管602的端部连接有弹性膨胀体603，下模座402的下表面固定连接有活塞杆604，活塞杆604的下端连接有伸入活塞筒601中设置的密封活塞605。上述在冷镦过程中通过下模座402的下移，能够使得活塞杆604、密封活塞605沿着活塞筒601向下推动，从而将活塞筒601中的空气送入弹性膨胀体603中，使得弹性膨胀体603快速涨大，从而将冷镦机箱1中冷却液的液位进行提升，防止冷镦过程中液位过低。

另外，还在冷镦机箱1的下表面设置有液压传感器701，液压传感器701上端的液位探头702伸入冷镦机箱1中设置，冷镦机箱1的前侧面设置有控制箱703，液压传感器701与控制箱703中的控制模块电性连接，输液泵502与控制模块的输出端电性连接。

最后，还在冷镦机箱1中设置有温度传感器704，且温度传感器704与控制箱703中的控制模块电性连接，冷却液箱5的底壁设置有半导体制冷器503，半导体制冷器503与控制模块的输出端电性连接。

上述通过液压传感器701对冷镦机箱1中冷却液的液位进行实时监控，一旦液位低于设定值，则通过控制模块来控制输液泵502启动，从而将冷却液箱5中的冷却液及时补充到冷镦机箱1中。同时还通过温度传感器704对冷镦机箱1中的冷却液温度进行监控，一旦冷镦机箱1中冷却液温度过高，则及时控制半导体制冷器503对冷却液箱5的冷却液进行降温，然后将低温的冷却液送入到冷镦机箱1中，以达到调节冷却液温度的效果，保证冷镦过程中热量的充分散去。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锻钢阀阀杆螺母的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1:选用表面无瑕疵的不锈钢线卷为原料备用：

S2:将步骤1中的不锈钢线卷料先经过定长切断，然后依次经过六次冷镦加工成型后得到半成品料；

S3:将步骤2中得到的半成品料先进行淬火处理，然后回火保温处理；

S4:将步骤3中经过热处理后的半成品料再进行氮化处理；

S5:将步骤4中氮化处理的成品料QPQ处理，风干渗油入库即可。

2.一种用于权利要求1中所述锻钢阀阀杆螺母的加工装置，其特征在于，所述加工装置为步骤2中所使用的设备，其包括冷镦机箱(1)、进料机构(2)、工件输送机构(3)和冷端成型装置(4)，所述进料机构(2)设置在冷镦机箱(1)的左端，所述冷镦机箱(1)的右端设置有成品出料板(101)，所述冷镦机箱(1)的旁侧设置有冷却液箱(5)，所述冷却液箱(5)与冷镦机箱(1)底部之间通过输液管(501)相连接，且在输液管(501)上设置有输液泵(502)；

所述冷端成型装置(4)包括上模座(401)和下模座(402)，所述上模座(401)的下表面左右等间隔设置有六个上模头(403)，所述下模座(402)的上表面设置有与每个上模头(403)上下对齐的成型模体(404)，所述冷镦机箱(1)的上端设置有第一液压装置(405)，且第一液压装置(405)的下端与上模座(401)相连接，所述冷镦机箱(1)的下端设置有第二液压装置(406)，所述第二液压装置(406)的顶端与下模座(402)相连接，且下模座(402)在第二液压装置(406)的作用下伸出冷镦机箱(1)中的冷却液(100)设置；

所述工件输送机构(3)包括水平设置在冷镦机箱(1)侧面上的导轨条(301)，且导轨条(301)位于上模座(401)和下模座(402)之间的水平位置设置，所述导轨条(301)中左右滑动设置有移动条(302)，所述移动条(302)上等间隔设置有六个夹持组件(303)，且每个夹持组件(303)分别与对应的上模头(403)、成型模体(404)对齐设置，所述导轨条(301)上设置有实现移动条(302)定向移动的驱动装置(304)。

3.根据权利要求2所述的锻钢阀阀杆螺母的加工装置，其特征在于，所述冷镦机箱(1)的底壁上固定有竖向设置的活塞筒(601)，所述活塞筒(601)的下端连接有输气管(602)，所述输气管(602)的端部连接有弹性膨胀体(603)，所述下模座(402)的下表面固定连接有活塞杆(604)，所述活塞杆(604)的下端连接有伸入活塞筒(601)中设置的密封活塞(605)。

4.根据权利要求3所述的锻钢阀阀杆螺母的加工装置，其特征在于，所述冷镦机箱(1)的下表面设置有液压传感器(701)，所述液压传感器(701)上端的液位探头(702)伸入冷镦机箱(1)中设置，所述冷镦机箱(1)的前侧面设置有控制箱(703)，所述液压传感器(701)与控制箱(703)中的控制模块电性连接，所述输液泵(502)与控制模块的输出端电性连接。

5.根据权利要求4所述的锻钢阀阀杆螺母的加工装置，其特征在于，所述冷镦机箱(1)中设置有温度传感器(704)，且温度传感器(704)与控制箱(703)中的控制模块电性连接，所述冷却液箱(5)的底壁设置有半导体制冷器(503)，所述半导体制冷器(503)与控制模块的输出端电性连接。

6.根据权利要求2所述的锻钢阀阀杆螺母的加工装置，其特征在于，所述进料机构(2)包括设置在冷镦机箱(1)后侧面的线料卷(201)和设置在冷镦机箱(1)左上端的送料轮组(202)，所述送料轮组(202)的下端设置有用于驱动送料轮组(202)转动的送料电机(203)，所述冷镦机箱(1)内腔左端设置有导向轮组(204)，所述线料卷(201)上的钢线原料由送料轮组(202)定长送入，并在导向轮组(204)的作用下垂直向下定长移动，位于所述导向轮组(204)下方的冷镦机箱(1)中设置有钢线原料切断机构。

7.根据权利要求6所述的锻钢阀阀杆螺母的加工装置，其特征在于，所述钢线原料切断机构包括固定设置在冷镦机箱(1)后侧面的固定切断刀片(205)，所述固定切断刀片(205)的前侧面上下错位设置有移动切断刀片(206)，所述冷镦机箱(1)的前侧面设置有用于推动移动切断刀片(206)的第三液压装置(207)。

8.根据权利要求2所述的锻钢阀阀杆螺母的加工装置，其特征在于，所述下模座(402)的前后两侧面设置有导向块(4021)，且导向块(4021)上开设有导向滑口，所述冷镦机箱(1)的前后内壁上均连接有与导向滑口相匹配的竖向导轨(407)，所述上模座(401)的上表面连接有导向滑杆(408)，所述冷镦机箱(1)的上表面开设有与导向滑杆(408)相匹配的通孔。

9.根据权利要求2所述的锻钢阀阀杆螺母的加工装置，其特征在于，所述夹持组件(303)包括两个对称设置的夹块(3031)，且两个夹块(3031)外端相对面上开设有夹持槽，两个所述夹块(3031)的内端之间连接有双向伸缩油缸(3032)。

10.根据权利要求2所述的锻钢阀阀杆螺母的加工装置，其特征在于，所述驱动装置(304)包括固定在导轨条(301)上端的驱动电机(3041)，所述驱动电机(3041)的输出轴上连接有驱动齿轮(3042)，所述移动条(302)的上表面设置有与驱动齿轮(3042)相啮合的齿条(3043)。

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