RU2706392C1 - Method of manufacturing large-size forgings of half-cases of ball valves - Google Patents
Method of manufacturing large-size forgings of half-cases of ball valves Download PDFInfo
- Publication number
- RU2706392C1 RU2706392C1 RU2018130622A RU2018130622A RU2706392C1 RU 2706392 C1 RU2706392 C1 RU 2706392C1 RU 2018130622 A RU2018130622 A RU 2018130622A RU 2018130622 A RU2018130622 A RU 2018130622A RU 2706392 C1 RU2706392 C1 RU 2706392C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zone
- neck
- hemisphere
- workpiece
- formation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K21/00—Making hollow articles not covered by a single preceding sub-group
- B21K21/08—Shaping hollow articles with different cross-section in longitudinal direction, e.g. nozzles, spark-plugs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к обработке металлов давлением и может быть использовано в производстве крупногабаритных поковок полукорпусов шаровых кранов.The invention relates to mechanical engineering, in particular to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of bulky forgings of half-shell ball valves.
Из уровня техники известен способ изготовления полых поковок для корпусов изделий типа шаровых кранов, включающий ковку из полого слитка комплектной поковки на два полукорпуса с последующим разделением на две штучные заготовки при механообработке. При этом процесс получения поковки для детали полукорпуса предусматривает проведение операций протяжки и осадки слитка с удалением донной и прибыльной частей, прошивки отверстия, раскатки на оправке с получением утолщенной части в зоне будущей горловины цилиндрической поковки и операции обжима в срединной части поковки с формообразованием полусфер [патент РФ №2447967, опубл. 20.12.2011].The prior art method for the manufacture of hollow forgings for housings such as ball valves, including forging from a hollow ingot of the complete forgings into two half-shells, followed by separation into two piece blanks during machining. At the same time, the process of obtaining forgings for the half-shell part provides for operations of drawing and draft ingot with removal of the bottom and profitable parts, flashing holes, rolling on the mandrel to obtain a thickened part in the area of the future neck of the cylindrical forging and crimping operations in the middle part of the forging with the formation of hemispheres [patent RF №2447967, publ. 12/20/2011].
Недостатком такого способа является низкий коэффициент использования металла с учетом удаления донной и прибыльной частей слитка, потери металла в результате окисления за два нагрева, значительного отхода при прошивке и механообработке при удалении припусков. Также недостатком способа является то, что при штамповке полукорпусов большого диаметра теряется устойчивость металла во время высадки горловины, что приводит к браку.The disadvantage of this method is the low metal utilization rate, taking into account the removal of the bottom and profitable parts of the ingot, the loss of metal due to oxidation during two heating, significant waste during flashing and machining when removing allowances. Another disadvantage of this method is that when stamping half-shells of large diameter, the stability of the metal during the landing of the neck is lost, which leads to marriage.
Из уровня техники известен способ получения поковок крупногабаритных полукорпусов шаровых кранов, имеющих горловину и сферическую часть. В таком способе в качестве исходной трубной заготовки используют стальную центробежнолитую или кованую трубу, которую нагревают до температуры 1150-1200°С и деформируют путем горячего прямого выдавливания в штампе с получением полуфабриката с уменьшенной толщиной. Затем после нагрева полуфабриката производится его штамповка во втором штампе с одновременным осуществлением обжима и раздачи частей полуфабриката сферическим инструментом с получением горловины и сферической части поковки полукорпуса шарового крана [патент РФ №2491147, опубл. 27.08.2013].The prior art method for producing forgings of large-sized half-bodies of ball valves having a neck and a spherical part. In this method, steel centrifugal cast or forged pipe is used as the initial tube billet, which is heated to a temperature of 1150-1200 ° C and is deformed by hot direct extrusion in a stamp to obtain a semi-finished product with a reduced thickness. Then, after heating the semi-finished product, it is stamped in the second stamp with simultaneous crimping and distribution of parts of the semi-finished product with a spherical tool to obtain the neck and spherical part of the forging of the half-body ball valve [RF patent No. 2491147, publ. 08/27/2013].
Недостатками такого способа являются потери металла вследствие окисления в результате проведения двух операций нагрева (до 3-х % от объема металла за каждый нагрев), сложность конструкции и высокая стоимость технологической оснастки, а также связанные с проведением нагрева значительные энергетические затраты.The disadvantages of this method are the loss of metal due to oxidation as a result of two heating operations (up to 3% of the metal volume for each heating), the complexity of the design and the high cost of technological equipment, as well as the significant energy costs associated with the heating.
Наиболее близким по технической сущности и выбранным в качестве прототипа является способ изготовления крупногабаритных поковок полукорпусов шаровых кранов, заключающийся в нагреве исходной заготовки, ее обжиме с формированием горловины и последующей раздаче с формированием полусферы. Технология штамповки поковок полукорпусов из толстолистовых заготовок в виде сварных обечаек во всем диапазоне номенклатуры шаровых кранов от DN 400 до DN 1400 мм ведется на установленном в 2014 году мощном гидравлическом прессе двойного действия силой 140 МН. Штамповка ведется из исходной заготовки с диаметром равным диаметру изделия в сферической части с высоким коэффициентом использования металла равным 90% [патент РФ №2281823, опубл. 20.08.2006].The closest in technical essence and selected as a prototype is a method of manufacturing large-sized forgings of half-shells of ball valves, which consists in heating the initial billet, crimping it with the formation of a neck and subsequent distribution with the formation of a hemisphere. The technology for stamping forgings of half-shells from plate blanks in the form of welded shells over the entire range of ball valves from DN 400 to DN 1400 mm is carried out on a powerful double-acting hydraulic press installed in 2014 with a force of 140 MN. Stamping is carried out from the original billet with a diameter equal to the diameter of the product in the spherical part with a high metal utilization rate of 90% [RF patent No. 2281823, publ. 08/20/2006].
Недостатком прототипа, в том числе технической проблемой, являются большие силы деформирования, а также то, что до 3% металла уходит в окалину из-за использования газопламенного нагрева всего объема металла, тогда как деформации подвергается 60% металла.The disadvantage of the prototype, including a technical problem, is the large deformation forces, as well as the fact that up to 3% of the metal goes into scale due to the use of flame heating of the entire metal volume, while 60% of the metal is deformed.
Технический результат, достигаемый от использования предлагаемого способа, заключается в повышении технологичности изготовления за счет снижения металлоемкости, повышении производительности за счет сокращения времени нагрева, а также в повышении надежности изготовления за счет снижения сил штамповки, позволяющего расширить диапазон используемого оборудования и увеличить стойкость технологической оснастки, уменьшить нагрузку на инструмент.The technical result achieved by using the proposed method is to increase the manufacturability of manufacturing by reducing metal consumption, increasing productivity by reducing heating time, and also to increase manufacturing reliability by reducing stamping forces, which allows to expand the range of equipment used and increase the durability of technological equipment, reduce the load on the tool.
Поставленный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления поковок полукорпусов крупногабаритных шаровых кранов, заключающемся в нагреве исходной заготовки, ее обжиме с формированием горловины и последующей раздачи с формированием полусферы, исходную заготовку выбирают в виде обечайки с наружным диаметром равным 0,8÷0,85 максимального диаметра Dмакс поковки в зоне полусферы и с толщиной 1,12÷1,15 толщины стенки поковки в зоне полусферы, первый нагрев проводят до t°=750÷800°C по всему объему исходной заготовки далее индукционно подогревают часть заготовки в зоне формирования горловины до t°=950÷1150°C, подвергают заготовку утолщению при формировании горловины, затем индукционно подогревают часть заготовки в зоне формирования полусферы с дальнейшим утонением последней.The technical result is achieved by the fact that in the proposed method for the manufacture of forgings of half-shells of large-sized ball valves, which consists in heating the initial billet, crimping it with the formation of a neck and subsequent distribution with the formation of a hemisphere, the initial billet is selected in the form of a shell with an outer diameter equal to 0.8 ÷ 0 , 85 of the maximum diameter D max forgings in the hemisphere zone and with a thickness of 1.12 ÷ 1.15 forgings wall thickness in the hemisphere zone, the first heating is carried out to t ° = 750 ÷ 800 ° C over the entire volume of the initial workpiece d Then, part of the workpiece in the neck formation zone is inductively heated to t ° = 950 ÷ 1150 ° C, the workpiece is thickened during neck formation, then part of the workpiece in the neck formation zone is induction heated with further thinning of the neck.
На фиг. 1 изображена схема обжима заготовки в первом штампе.In FIG. 1 shows a crimping diagram of a workpiece in a first die.
На фиг. 2 изображены схема раздачи полуфабриката во втором штампе.In FIG. 2 shows a distribution scheme of a semi-finished product in a second stamp.
Способ изготовления крупногабаритных поковок полукорпусов шаровых кранов заключается в нагреве исходной заготовки 1, ее обжиме с формированием горловины 2 и последующей раздаче с формированием полусферы 3. Исходную заготовку 1 выбирают в виде обечайки с наружным диаметром равным 0,8÷0,85 максимального диаметра Dмакс поковки в зоне полусферы 3 и с толщиной 1,12÷1,15 толщины стенки поковки в зоне полусферы 3, первый нагрев проводят до t°=750÷800°C по всему объему исходной заготовки 1 далее индукционно подогревают часть заготовки в зоне формирования горловины 2 до t°=950÷1150°C, подвергают заготовку утолщению при формировании горловины 2, затем индукционно подогревают часть заготовки в зоне формирования полусферы 3 с дальнейшим утонением последней.A method of manufacturing large-sized forgings of half-shells of ball valves consists in heating the
Способ реализуют следующим образом. Исходную заготовку 1 в виде обечайки с диаметром Dзаг и толщиной стенки S0 и высотой Н0, диаметр заготовки Dзаг=(0,8÷0,85)⋅D2 диаметра изделия, сначала нагревают до температуры 750÷800°С в газопламенной печи, а затем локально нагревают до температуры 900°С в индукционном нагревателе в зоне интенсивной деформации при обжиме. Нагретую заготовку размещают в матрице 4 штампа для обжима и производят ее деформацию путем перемещения пуансона 5. Полученный полуфабрикат 6 после обжима в зоне горловины 2, S1 - толщина полуфабриката в зоне горловины, S1>S0, снимают с оснастки, локально нагревают до температуры 900°С в индукционном нагревателе в зоне интенсивной деформации и размещают в матрице 7 второго штампа для проведения операции раздачи, закрепленной в бандаже 8. Производят деформацию путем перемещения пуансона 9 с получением готовой поковки 10 с толщиной стенки в зоне полусферы 3 S2=0,85⋅S0.The method is implemented as follows. The
Рациональное использование операций обжима и раздачи подразумевает примерное равенство относительных степеней деформации Kобж≈Kразд, что возможно при условии использования обечаек с диаметром 0,8÷0,85 от диаметра изделия в зоне полусферы и большей толщиной. Относительные степени деформации можно оценить коэффициентами обжима и раздачи Rational use of dispensing and crimping operations imply approximate equality relative degrees of strain K OBZH ≈K section, which is possible when using shells having a diameter of 0.8 ÷ 0.85 of the diameter of the articles in the area of a hemisphere and greater thickness. The relative degrees of deformation can be estimated by crimping coefficients and distribution
Эффект снижения сил штамповки основан на необходимости получения значительного увеличения толщины исходной заготовки в зоне горловины не за счет операций обжима, высадки и выдавливания, а за счет рационального выбора исходной заготовки в виде обечайки диаметром 0,8÷0,85 от диаметра изделия в сферической части с толщиной стенки на 15% более толстой, чем в указанном патенте и путем последовательного выполнения операции обжима и раздачи примерно с равными коэффициентами относительных степеней деформации (Kобж≥Kразд). При этом используется малоокислительный нагрев заготовок, основанный на применении двухступенчатого нагрева: сначала нагрев до температуры 750÷800°С в газопламенной печи, а затем локальный нагрев металла в индукционных нагревателях в зонах интенсивной деформации при обжиме и раздаче. Больший коэффициент относительной деформации при обжиме желателен поскольку при деформации обжимом в основном возникают сжимающие напряжения, а при раздаче - растягивающие.The effect of reducing the stamping forces is based on the need to obtain a significant increase in the thickness of the initial billet in the neck area not due to crimping, disembarking and extruding operations, but due to the rational selection of the initial billet in the form of a shell with a diameter of 0.8 ÷ 0.85 from the diameter of the product in the spherical part with 15% of the wall thickness thicker than in said patent and by sequentially performing crimping operations and dispensing approximately equal coefficients of relative degrees of deformation (K OBZH ≥K Section). In this case, low-oxidation heating of billets is used, based on the use of two-stage heating: first, heating to a temperature of 750 ÷ 800 ° C in a gas-flame furnace, and then local heating of the metal in induction heaters in zones of intense deformation during crimping and distribution. A higher coefficient of relative deformation during crimping is desirable since compressive stresses mainly arise during compression deformation, and tensile stresses during expansion.
Проведенные испытания показали возможность использования заявленного технического решения поковок крупногабаритных полукорпусов шаровых кранов.The tests showed the possibility of using the claimed technical solution forgings of large-sized half-shell ball valves.
Признаки и значения интервалов, заявленные в формуле изобретения, получены экспериментальным путем (см. Таблицу 1).The signs and values of the intervals claimed in the claims are obtained experimentally (see Table 1).
Примером может служить предлагаемый технологический процесс штамповки полукорпуса шарового крана на DN 700. Исходная заготовка в виде обечайки имеет наружный диаметр равный D2=1000 мм и толщину стенки S0=75 мм и высотой Н=710 мм. На основе компьютерного моделирования предлагаемой технологии штамповки полукорпуса шарового крана на DN 700, новый технологический процесс состоит из последовательного использования операций обжима и раздачи в результате чего окончательные геометрические параметры поковки будут равны: D2=1230+3 мм, D1=772+3 мм, S2=60±2 мм, S1=85±3 мм и H1=710 мм, а Kобж=1,3, Kразд=1,25. Сила обжима Р=1100 т.с. (11 МН). Преимущество малоокислительного нагрева заключается в исключении осадки металла при температуре 1200°С в нижней части исходной заготовки при штамповке по патенту №2281823, что требует использование более высокой заготовки на 5÷10%.An example is the proposed technological process of stamping the half-shell of a ball valve on DN 700. The initial blank in the form of a shell has an outer diameter of D 2 = 1000 mm and a wall thickness of S 0 = 75 mm and a height of H = 710 mm. Based on computer modeling of the proposed technology for stamping the half-body of a ball valve on DN 700, the new technological process consists of the successive use of crimping and distributing operations, as a result of which the final geometrical forging parameters will be equal to: D 2 = 1230 +3 mm, D 1 = 772 +3 mm , S 2 = 60 ± 2 mm, S 1 = 85 ± 3 mm and H 1 = 710 mm, and K crim = 1.3, K div = 1.25. Crimp force P = 1100 t.p. (11 MN). The advantage of low-oxidation heating is the elimination of metal precipitation at a temperature of 1200 ° C in the lower part of the initial billet during stamping according to patent No. 2281823, which requires the use of a higher billet by 5 ÷ 10%.
При этом, используя двухступенчатый нагрев, силы штамповки при высадке и раздаче Р будут равны не более 12 МН и потери металла в угар не более 0,5÷0,6%. Таким образом, для указанного технологического процесса достаточно использовать гидравлический пресс простого действия силой 63 МН для всего диапазона шаровых кранов от DN 400 до 1400 мм. Несмотря на то, что предлагаемый технологический процесс примерно в два раза меньше по производительности по сравнению со штамповкой на гидравлическом прессе двойного действия силой 140 МН в условиях мелкосерийного и серийного производства поковок полукорпусов (до 1000 штук по годовой программе каждого типоразмера), общий синергетический эффект получен за счет использования значительно меньших капитальных затрат и снижения расхода металла за счет использования малоокислительного нагрева.At the same time, using two-stage heating, the stamping forces during the landing and distribution of Р will be equal to no more than 12 MN and the loss of metal into waste less than 0.5 ÷ 0.6%. Thus, for the specified technological process it is enough to use a hydraulic press of simple action with a force of 63 MN for the entire range of ball valves from DN 400 to 1400 mm. Despite the fact that the proposed technological process is approximately two times less in productivity compared to stamping on a double-acting hydraulic press with a force of 140 MN under the conditions of small-scale and mass production of forgings of half-shells (up to 1000 pieces according to the annual program of each standard size), the overall synergistic effect was obtained due to the use of significantly lower capital costs and lower metal consumption through the use of low-oxidation heating.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018130622A RU2706392C1 (en) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | Method of manufacturing large-size forgings of half-cases of ball valves |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018130622A RU2706392C1 (en) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | Method of manufacturing large-size forgings of half-cases of ball valves |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2706392C1 true RU2706392C1 (en) | 2019-11-18 |
Family
ID=68579981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018130622A RU2706392C1 (en) | 2018-08-23 | 2018-08-23 | Method of manufacturing large-size forgings of half-cases of ball valves |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2706392C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113878318A (en) * | 2021-11-22 | 2022-01-04 | 山东徐氏重工有限公司 | Production process of auxiliary valve body of spherical fixed ball valve |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5671547A (en) * | 1979-11-16 | 1981-06-15 | Kobe Steel Ltd | Reducing forging method of large-sized ring |
RU2281823C1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-08-20 | ОАО "Алексинский завод тяжелой промышленной арматуры" | Method for forming body parts of pipeline fittings |
RU2491147C2 (en) * | 2011-03-09 | 2013-08-27 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Method of forging large-sized half-bodies of ball valves with throat and spherical part |
RU2527518C1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-09-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Тяжпромарматура" | Ball valve semi-body with flange and method of its production |
RU2572687C1 (en) * | 2014-09-11 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Method of production of steel forgings of ball valve half-casings |
-
2018
- 2018-08-23 RU RU2018130622A patent/RU2706392C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5671547A (en) * | 1979-11-16 | 1981-06-15 | Kobe Steel Ltd | Reducing forging method of large-sized ring |
RU2281823C1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-08-20 | ОАО "Алексинский завод тяжелой промышленной арматуры" | Method for forming body parts of pipeline fittings |
RU2491147C2 (en) * | 2011-03-09 | 2013-08-27 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Method of forging large-sized half-bodies of ball valves with throat and spherical part |
RU2527518C1 (en) * | 2013-03-01 | 2014-09-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Тяжпромарматура" | Ball valve semi-body with flange and method of its production |
RU2572687C1 (en) * | 2014-09-11 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Method of production of steel forgings of ball valve half-casings |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113878318A (en) * | 2021-11-22 | 2022-01-04 | 山东徐氏重工有限公司 | Production process of auxiliary valve body of spherical fixed ball valve |
CN113878318B (en) * | 2021-11-22 | 2023-08-22 | 山东徐氏重工有限公司 | Production process of auxiliary valve body of spherical fixed ball valve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109500333B (en) | Large ring piece reaming forging forming method with inner flange | |
CN110640060B (en) | Near-net composite forming process method for large complex basin-shaped ring piece | |
CN104588426B (en) | Accumulator tank body forging and forming technology and extrusion die | |
CN106141049A (en) | Small-bore steep-taper taper annular element forging and forming technology | |
CN102489656A (en) | Bearing forging production process by blanking long bar at 900 DEG C and continuously heating to 1050 DEG C at intermediate frequency | |
CN104139147A (en) | Forging method of SB564 UNS N06690 alloy large-scale internal T-shaped annular forge piece blank | |
CN109434397A (en) | A kind of preparation method of superalloy annular forging expanding die | |
CN104307912A (en) | Variable-channel extruding and rolling forming device and forming method thereof | |
US2751676A (en) | Method of cold working metal | |
CN105414233A (en) | Backward extrusion die with back pressure and processing technology adopting same | |
RU2491147C2 (en) | Method of forging large-sized half-bodies of ball valves with throat and spherical part | |
CN105081678B (en) | A kind of method for rolling and shaping of nickel base superalloy height cylinder ring | |
RU2706392C1 (en) | Method of manufacturing large-size forgings of half-cases of ball valves | |
CN109175175B (en) | Precise hot-working forming method for automobile steering ball joint | |
CN104174807A (en) | Manufacturing method of large-caliber thick-walled titanium tube block | |
CN104014995A (en) | Method for forging bow shackle | |
RU2484915C1 (en) | Method of making forged pieces shaped to hemisphere with throat | |
RU2492952C1 (en) | Method of making tees (versions) | |
RU2706395C1 (en) | Method of manufacturing large-size forgings of half-cases of ball valves | |
CN101862949A (en) | Backward extrusion forging method | |
CN101700553B (en) | Manufacture technology of ball connection point with coreless necking bulging pressing method | |
CN102179463B (en) | Blank-making rolling method for conical hub of automotive transmission | |
RU2572687C1 (en) | Method of production of steel forgings of ball valve half-casings | |
JP2012101264A (en) | Method for forging inner and outer rings for double ball bearing | |
CN106391958A (en) | Method for manufacturing TC4 large-sized titanium alloy inclined tube-type die forged piece |