CN1981952A - 整体法兰阀门阀体模锻成型方法 - Google Patents

Abstract

解决分体模锻再焊接的问题和整体模锻成本高问题，本发明的整体法兰阀门阀体模锻成型方法，是下料后进行预锻初形毛坯，是将材料外径预锻成大于阀体两侧边法兰的外径，再将中部压扁，中部压扁的厚度大于阀体中法兰的外径，制成长度大于阀体两侧边法兰方向长度的初形毛坯，对初形毛坯进行单向模锻并切边。对于小口径阀体在边法兰和中法兰之间的上下模具边缘留有间隙。不锈钢阀体对初形毛坯进行粗终锻，切边后再精终锻。用普通单向压力机就生产整体法兰阀门阀体，大大降低了加工成本。

Description

整体法兰阀门阀体模锻成型方法

技术领域：

本发明涉及一种整体模锻法兰阀门、特别是涉及一种整体法兰阀门阀体的模锻成型加工锻造工艺方法。

背景技术：

已有的阀体模锻成型方法都是采取单向模锻工艺，采取依次下料、预锻、终锻、切边过程，下料后的预锻是将棒材敦成外径和长度与要加工的工件最大外径和长度相当的柱形，再放到上下模具之间进行单向模锻终锻成型。预锻只是为了改变材料的性能。终锻单向模锻过程。由于单向模锻只在上下模具上方向下单向受力，所以只能加工一个方向或部位变形比例比较小的工件。锻钢法兰阀门的阀体的模锻，长期以来国内外阀门制造商由于受热模锻工艺条件所限，法兰阀门的阀体一直采取阀体主体与法兰分别锻造加工后焊接一起。在设计制造美国API602《紧凑型锻钢阀门》标准及中国JB/T7746《缩径锻钢阀门》标准阀门产品时，阀体在两侧边部和中部上方三个方向都有法兰，而且法兰与相邻部位比例相差比较大，所以模锻法兰阀门的阀体加工工艺，只能采用国内外阀门制造商长期以来采用两边的法兰与阀体主体部分分别模锻，再焊接在一起的工艺，形成焊接结构法兰阀门，如图2所示。此工艺形成的法兰阀门结构，由于焊接带来的焊缝腐蚀隐患，减小了阀体的强度，增加了无损探伤工序。焊接法兰阀门生产工艺：[阀体主体锻造、机加工；二侧法兰锻造、机加工]→[焊前阀体、法兰预热处理]→[二侧法兰阀体焊接]→[热处理消除热应力]→[焊缝X光探伤、着色渗透探伤]→[精加工]→[组装试压出厂]。

如采取整体模锻的阀体，可以采用多方向的模锻工艺及模具，这样的模具设计复杂、成本高，要单独设计模锻设备，模锻设备造价高、加工工艺比较复杂，而且操作复杂、制造成本比较高。国内外石油化工企业所采用的易燃易爆高温高压阀门对阀体要求十分严格，由于铸钢、铸铁阀门所造成的铸件缺陷，近几年来用户及制造商大量采用锻钢结构阀门，有力推动阀门锻造技术发展，世界最发达的国家已采用了3万吨级锻压机，三向模锻技术如图4所示，锻造大型或复杂阀门锻件。目前，国内外阀门行业对DN≤50mm API型锻钢阀门采用三种形式，螺纹连接图3-1，承插焊连接图3-2，焊接法兰阀门图3-3，国内外对于焊接法兰阀门采用螺纹承插焊形式普通阀体与法兰焊接，而普通阀体锻造采用普通锻造设备；压力400T、460T、1600T、3150T，单向模锻技术。

发明内容：

本发明就是要解决已有模锻加工法兰阀门阀体要分体模锻再焊接的问题和整体模锻成本高、工艺工装设备复杂的技术问题，提供一种操作方便、成本低，利用单向模压设备和模具加工结构形状复杂的整体法兰阀门阀体模锻加工工艺方法。

本发明采用普通锻压设备，单向模锻技术(参见如图5所示)，锻造整体模锻法兰阀门阀体毛坯。本发明的整体法兰阀门阀体模锻成型方法，是依次采取下料、预锻、终锻、切边，其特征在于：下料后进行预锻初形毛坯，是将材料外径预锻成大于阀体两侧边法兰的外径，再将中部压扁，中部压扁的厚度大于阀体中法兰的外径，制成长度大于阀体两侧边法兰方向长度的初形毛坯(称为制坯)，将制坯后初形毛坯放到上、下模具中进行单向模锻的终锻，终锻后进行切边。进一步对于小口径的法兰阀门由于两侧的边法兰距离中法兰比较接近，为了保证单向模锻过程余量充分同时向两个接近的法兰位置流动排出废料，在边法兰和中法兰之间的上下模具边缘之间留有间隙，单向模锻过程保证余量有效向相邻的边法兰和中法兰两个法兰位置及间隙流动，有利于下道工序切边模具切边。在生产不锈钢阀门或相对于压力机吨位的大口径整体模锻法兰阀体的方法中，还要在预锻后用粗终锻的上下模具对初形毛坯进行单向模锻的粗终锻，并切除粗终锻后的毛边，再用精终锻的上下模具进行单向模锻的精终锻，精终锻后进行切边整形。

本项发明只用普通单向压力机就可以加工生产整体法兰阀门阀体毛坯，小于50mm锻钢阀门可分别采用400T-3000T压力机，单向模锻整体阀体，锻压API602标准碳钢、合金钢、不锈钢整体模锻法兰阀门。本发明整体模锻法兰阀门阀体采用的一个模锻法兰整体。从本发明与已有的法兰阀门制造工序来看，形成整体模锻法兰阀门大大简化由于焊接带来的焊前预热，焊后热处理、焊接无损检验等工序，缩短了制造周期，减少了热加工工时及昂贵的无损检测费用，从根本上消除焊缝带来的安全隐患。与多方向的模锻工艺及模具相比，大大简化了模具设计，大大降低了模具成本，不用单独设计模锻设备，降低了模锻设备造价、简化了加工工艺及操作过程、大大降低了加工成本。

附图说明：

图1是采用本发明模锻技术制造的整体法兰阀门的剖视结构示意图。

图2是采用已有分体模锻技术制造的锻钢阀体的法兰与阀体主体焊接在一起的焊接法兰阀门剖视结构示意图。

图3-1是已有内螺纹阀门(不带两侧法兰)的阀体剖视结构图；

图3-2是已有承插焊阀门(不带两侧法兰)的阀体剖视结构图；

图3-3是已有法兰阀门(法兰与阀体焊接)的阀体剖视结构图。

图4是三向模锻示意图；图5是单向模锻示意图。

图6是已有技术单向模锻出的承插焊法兰阀门阀体主体(不含两侧边法兰)示意图；图7是本发明工艺生产出的整体法兰阀门阀体示意图；图8是本发明工艺生产出的小口径(轻型)整体法兰阀门阀体示意图。

图9是已有单向模锻工艺加工法兰阀门阀体主体(不含两侧边法兰)各过程成型的示意图，其中9-1下料的棒料、9-2是预锻敦粗的形状，9-3是上下模单向模锻终锻后的阀体主体正面示意图，9-4是上下模单向模锻终锻后的阀体主体左面示意图，9-5是切边后的阀体主体正面示意图，9-6是切边后的阀体主体左面示意图。

图10是本发明工艺方法加工整体法兰阀门阀体各过程成型的示意图，其中10-1下料的棒料、10-2是预锻敦粗的形状、10-3是初锻中部压扁后的形状主视图、10-4是初锻中部压扁后的形状左视图、10-5是上下模单向模锻终锻(或粗终锻)后的整体阀体正面示意图，10-6是上下模单向模锻终锻(或粗终锻)后的整体阀体左面示意图。10-7上下模单向模锻精终锻后的整体阀体正面示意图，10-8是上下模单向模锻精终锻后的整体阀体左面示意图。10-9终锻再切边后的整体阀体正面示意图，10-10是终锻再切边后的整体阀体左面示意图。下面结合实例及附图进一步说明本发明的技术整体锻造法兰阀门阀体(含二侧边法兰)工艺。

具体实施方式：

普通阀体毛坯(不含二侧边法兰)称为“多枝型”锻件(如图6所示)，模锻就比较困难了，而整体法兰阀门阀体毛坯称为“分支多枝形”锻件，形状复杂系数被称为复杂级，因此采用已有的阀体锻造工艺过程(如图9所示过程)是无法实现的。如图7、8所示两侧边法兰与中法兰形成的区域，a、b、c、d处三向挤压废边料无法排除，造成折叠，涨胎或模具体腔锻打不满。两侧法兰厚度与锻件厚度之比超过锻件形状复杂系数要求，采用已有的单向模锻技术难度极大。

实施例一、一种本发明的整体法兰阀门阀体模锻成型方法，同样是采取根据阀体用料及余量下料；对下出的棒料(图10中的10-1)进行预锻初形毛坯，先是将棒料外径φ预锻(敦成)φ1(φ2)成大于阀体两侧边法兰外径形状(图10中的10-2)，再将中部压扁，中部压扁的厚度b1大于阀体中法兰的外径，制成长度L2(L1变成L2)大于阀体两侧边法兰方向长度的初形毛坯(简称为制坯，见图10中的10-3、10-4)，将初形毛坯放到上、下模中进行单向模锻的终锻(图10中的10-5、10-6)，终锻后进行切边形成整体法兰阀门阀体(见图10中的10-9、10-10)。对于小口径的法兰阀门的阀体，由于两边的边法兰距离中法兰比较接近(见图8)，为了保证单向模锻过程余量充分同时向两个接近的法兰位置流动，而排出废料(见图8中的A)，在纵横法兰之间的上下模具边缘之间留有间隙量，单向模锻过程保证余量有效向相邻的纵横两个法兰位置充分流动，有利于下道工序切边模具切边。圆钢下料尺寸要满足行腔及飞边量，下料尺寸太小充不满体腔，过大不成型，损坏模具浪费材料。

实施例二、一种小口径或轻型整体法兰阀门阀体模锻锻造成型工艺方法：下料后进行预锻，是将棒料外径预锻成大于阀体两侧边法兰的外径，再将中部压扁，中部压扁的厚度大于阀体中法兰的外径，制成长度大于阀体两侧边法兰方向长度的初形毛坯(称为制坯)；小口径的法兰阀门由于两侧的法兰距离中法兰比较接近，在纵横法兰之间的上下模具边缘之间留有间隙量，将制坯后毛坯放到上、下模中进行单向模锻的终锻，单向模锻过程保证余量有效向相邻的纵横两个法兰位置充分流动，终锻后进行切边。

本发明是在阀体中法兰与两侧法兰内侧空间根据厚度不同补充不同厚度筋板、此筋板为锻造工艺需要，制造者在满足设计要求条件下可通过冷工艺手段切除或保留，从而满足锻造工艺要求。

实施例三、一种本发明的奥氏体不锈钢整体法兰阀门阀体模锻锻造成型工艺方法。

在生产不锈钢阀门或相对于压力机吨位的大口径整体模锻法兰阀体的方法中，还要在预锻后用粗终锻的上下模具对毛坯进行单向模锻的粗终锻，并切除粗终锻后的毛边，再进行单向模锻的精终锻，精终锻后进行切边整形。奥氏体不锈钢由于受导热系数，锻造温度，材料变形抗力(硬化倾向性)塑性低等条件限制其可塑性最低，不锈钢锻件的高温变形抗力大，普通阀体锻件同一台重量形状相同的锻件，锻造不锈钢的重击次数比碳钢增加50％，锻模寿命是碳钢1/5，不同类别的不锈钢差异更大，更主要的是与锻件的大小及复杂程度密切相关，而普通不锈钢锻件锻造也是十分困难的。

本发明奥氏体不锈钢对整体模锻阀门法兰阀门、采用普通压力机单向模锻技术，锻压不同规格奥氏体不锈钢整体模锻法兰阀门阀体毛坯，

具体工艺如下：

1)下料

下料尺寸要满足型腔及废边量、下料尺寸太小，充不满体腔，过大不成型损坏模具，浪费材料。

2)初预锻

预锻将下料的棒料φ(长L)敦粗φ1(长L1)，要满足二侧边法兰预锻量，φ1大于阀体两侧边法兰外径，L1要满足阀体预锻量。

3)预锻出初形制坯：再将中部压扁，中部压扁的厚度b1大于阀体中法兰的外径，制成长度L2大于阀体两侧边法兰方向长度的初形毛坯。

L2、φ2、b1制坯的尺寸是整体法兰阀门阀体成型的关键，是控制的关键工序参数。H的尺寸保证阀体高度预锻量。

4)粗终锻

鉴于不锈钢特殊材料变形抗力大变形困难过载出现折叠或裂纹现象，增加预锻步骤和用粗终锻上下模具进行单向模锻的粗终锻。粗终锻时，阀体预锻厚度＞阀体毛坯实际厚度，其过盈量按不同口径阀体制定相应的工艺尺寸。

5)切边

粗终锻产生的废边(参见图10中的10-5、10-6)进行第一次切边形成整体模锻法兰阀门阀体初型。

6)精终锻

经初终锻及切边成型的整体模锻阀体毛坯进入精终锻上下模具最终成型(参见图10中的10-7、10-8)。

7)切边修整

切除多余废边修整成型(参见图10中的10-9、10-10)。

整体模锻法兰阀门阀体的锻造毛坯，采用本发明的锻造工艺，改进预锻工序，增加制坯工序和终锻(粗终锻和精终锻)工序，根据毛坯形状系数，材料变形系数不同，相应的终锻(粗终锻)，精锻工序可舍取，利用普通锻压设备，单相模锻技术锻造“分枝多枝型”复杂锻件，在采用新锻造工艺技术同时必须反复验证，形成整体模锻法兰阀门毛坯锻造工艺参数。粗预锻、圆直径尺寸满足二侧法兰预锻量，长度满足阀体预锻量，制坯b1的尺寸保证阀体宽度预锻量，H的尺寸保证阀体高度预锻量，最终建立在预锻制坯的精度控制，是精锻成型的关键(参见图10中的10-3、10-4)。

Claims (3)

1、一种整体法兰阀门阀体模锻成型方法，是采取依次下料、预锻、终锻、切边，其特征在于：下料后进行预锻初形毛坯，是将材料外径预锻成大于阀体两侧边法兰的外径，再将中部压扁，中部压扁的厚度大于阀体中法兰的外径，制成长度大于阀体两侧边法兰方向长度的初形毛坯，将初形毛坯放到上、下模中进行单向模锻的终锻，终锻后进行切边。

2、如权利要求1所说的整体法兰阀门阀体模锻成型方法，其特征在于：在边法兰与中法兰之间的上下模具边缘之间留有间隙，单向模锻过程余量向相邻的边法兰和中法兰位置及上下模具边缘之间的间隙流动。

3、如权利要求1所说的整体法兰阀门阀体模锻成型方法，其特征在于：在预锻后用粗终锻的上下模具对初形毛坯进行单向模锻的粗终锻，并切除粗终锻后的毛边，再用精终锻的上下模具进行单向模锻的精终锻，精终锻后进行切边整形。

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