一种Y型阀盖及其锻造工艺的制作方法

一种y型阀盖及其锻造工艺
技术领域
1.本发明涉及钢铁锻造技术领域，具体涉及一种y型阀盖及其锻造工艺。


背景技术：

2.y型阀盖为全焊接固定球阀的主要组成部件，全焊接球阀主要适用于石油、天然气、化工等行业，它具有密封可靠、结构合理、性能优良、制造和维修比较方便等特点。但是制作y型阀盖时，当所需要的阀盖重量过高且内孔偏小辗扩量小时，无法异型辗扩成型，矩形件的材料利用率又非常低，辗扩量不足容易造成端面蹋角，如果直接自由锻则利用率会更低，对操作人员的要求相对要高，否则就要给出足够余量，来满足自由锻的误差。


技术实现要素：

3.因此，本发明要解决的技术问题在于y型阀盖内孔偏小辗扩量小，无法在辗环机上辗扩成形，但是矩形件的材料的利用率又非常的低，如果直接自由锻则需要的余量会很大的问题，从而提供一种y型阀盖及其锻造工艺。
4.为此，本发明采用如下技术方案：
5.一种y型阀盖的锻造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
6.s1：将坯料加热、镦粗拔长后再次镦粗滚圆，得到第一中间部件；
7.s2：对第一中间部件进行加热，入模镦粗后冲孔，平整滚圆后再次整形，得到第二中间部件；
8.s3：对第二中间部件切孔，加热，然后经过两次胀孔后整形，冷却后得到所述y型阀盖。
9.进一步地，步骤s3中，每次胀孔前与胀孔后的内孔比值1.2～1.6之间。
10.步骤s3中，加热温度1180～1220℃，保温0.25h～0.55h。
11.步骤s3中，在胀孔时使用定位柱胀孔，所述定位柱的高度高于第二中间部件内孔最小处顶部15～30mm，定位柱直径比第二中间部件内孔最小处直径小20-40mm。具体地，第一次胀孔时，胀孔冲头的斜度为15
°
≤a≤20
°
，在胀孔冲头的上端面应保留50～100mm的操作机装夹段；第二次胀孔时，胀孔冲头斜度在30
°
≤a≤35
°
。
12.步骤s1中，所述坯料为低碳钢或低合金钢中的一种为原料的连铸圆或钢锭；加热为先加热到830～860℃保温2～4h，再加热到1220
±
10℃保温2～5h；镦粗时高度压下量为38％～50％，拔长时直径压下量的25％～40％；
13.第一中间部件和坯料相比，锻造比大于5。
14.步骤s2中，加热温度为1220
±
10℃，加热时间为1～3h。
15.步骤s2中，冲孔采用模内冲孔，步骤s2中，冲孔采用模内冲孔，冲孔时第一中间部件最小外径和冲头外径的比≥1.5，冲孔时放足够的墨粉，可有效将冲头与坯料之间进行脱模。
16.胀孔前在冲头外侧涂抹润滑剂，所述润滑剂为石墨与动物油混合物，石墨和动物
油的质量比为1:2-4，可有效将冲头与坯料之间进行脱模且有效降低坯料流动阻力磨擦，促使金属流动加快。
17.本发明还提供一种y型阀盖，由上述锻造工艺制得。
18.进一步地，所述y型阀盖重量不小于2000kg，内孔的辗扩量不大于120mm。
19.本发明技术方案，具有如下优点：
20.(1)本发明采用经过2次加热工序可避免温度过低，产品冷却开裂，再次加热控制加热时间，可以防止胀孔时下面坯料变形；经过2次镦粗+1次拔长，使锻造比达到5以上，可有效破碎产品内部铸态晶组织和杂质，细化晶粒；经过镦粗滚圆工序可有效均匀外径坯料量，使坯料更容易进入模具；经过平整工序，可有效均匀平面坯料量，将因冲头挤压的多余料挤压至法兰壁厚位置；经过带冲头滚圆工序，可有效防止产品冲头端面位置踏脚，影响产品最终成型；经过切孔工序，可有效去除冲孔多出的芯料；经过2次胀孔工序，可有效改变坯料形状，达到毛坯图纸形状及尺寸要求；经过多次整形工序，可有效将因挤压多余的毛料重新挤压至产品中，进一步保证产品的加工余量。最终的y型阀盖可以使锻件近净成型到阀盖的外形，保证锻件质量的稳定，大大提高材料的利用率，并减小后续加工对金属流线的破坏，降低后续机加工的费用，提市场竞争力，可以大大节省材料。
21.(2)在胀孔中特意装配了高度所需的定位柱，定位柱可准确有效的定位也胀孔模具的下行位置，而且定位柱的高度应高于毛坯内孔直端15～30mm，因为在胀孔过程中，内孔胀孔冲头的下行后还会导致下行位置往下一定范围的变形，防止胀孔冲头超过要求尺寸，并且控制胀孔时引起内孔变形在控制范围内；定位柱的使用可以保证胀孔时胀孔冲头的定位点，防止胀孔冲头过多的下行，引起直端的内孔超过要求值，或超过成品值；对于定位柱的要求除了高度，其直径要比最小的内孔直径小，但是不可过小，比最小的内孔直径小20～40mm为佳，过小会导致胀孔冲头的小头接触面过小，引起胀孔冲头的接触面偏斜，导致坯料偏斜进而超出要求的尺寸。
22.(3)控制胀前的第三次加热在1180～1220℃，保温0.25h～0.55h,若坯料的保温时间过长和加热温度过高，在进行胀孔时会引起下面坯料的变形。
23.(4)本发明经过2次胀孔工序，若直接一次胀孔到位时，胀孔时由于力度大将导致内孔出现折叠，还有可能致坯料底部出现变形，2次胀孔则可有效改变坯料形状，达到毛坯图纸形状及尺寸要求。每次胀孔前与胀孔后的内孔比值限定在1.2～1.6之间，如果＜1.2则变形太小，意义不大，如超过1.6时，由于胀孔时的阻力过大，容易导致胀孔面出现拥料形成折叠且由于阻力过大还会导致坯料的高度被压小。
24.(5)本发明限定冲孔采用模内冲孔，冲孔面坯料外径和冲头外径的比≥1.5，相比直接冲可以有效的保证坯料规整和有效控制坯料的变形。
25.(6)本发明经过2次加热至1220
±
10℃可有效提高坯料的塑性，降低坯料的变形抗力，使坯料内部晶粒更容易沿变形方向流动。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
27.图1为本发明实施例中最终得到的y型阀盖锻件成形图；
28.图2为本发明实施例中坯料入模镦粗示意图；
29.图3为本发明实施例中坯料入模冲孔示意图；
30.图4为本发明实施例中坯料冲芯反切示意图；
31.图5为本发明实施例中出模后的坯料示意图；
32.图6为本发明实施例中第一次胀孔示意图；
33.图7为本发明实施例中第二次胀孔示意图；
34.图8为使用本发明实施例中的坯料辗环后晶粒度；
35.图9为使用本发明实施例中的坯料胀孔锻后晶粒度；
36.图10为试验例中矩形件最终成型的结构示意图；
37.图11为试验例中胎膜段的锻件最终成型的结构示意图。
38.附图标记：
39.1-坯料；2-入模冲头；3-第一胀孔冲头；4-第二胀孔冲头；5-定位柱；6-芯料。
具体实施方式
40.提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
41.实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行，所述试剂均为市售标准试剂。
42.以下具体实施例是对本发明的进一步说明，所举案例并不能列举出本发明的全部实施方式，仅以其中部分实施方式为例进行说明，具体实施例如下：
43.实施例
44.本实施例提供一种y型阀盖，具体锻造工艺包括如下步骤：
45.(1)取低碳钢a105材质的连铸圆为坯料1，坯料1尺寸为φ600长度1388mm，加热到850℃保温3h，再加热到1220℃保温3h；
46.(2)镦粗：将坯料1竖立镦粗至h＝570(φ950)，k(镦粗比)＝2.4；
47.(3)拔长：压方拔长至方＝650*650mm，倒八方680(l≈1050)，k(拔长比)＝1.8；
48.(4)镦粗滚圆：镦粗滚圆至φ770
±
5*h＝840mm，圆角r≤25，k(镦粗比)＝1.2；步骤(2)(3)(4)的总锻比为2.4+1.8+1.2＝5.4大于5；
49.(5)加热：第二次加热并保温，具体为加热至1220℃，保温3h；
50.(6)入模镦粗：如图2所示将坯料1入模镦粗，镦粗预成形；
51.(7)冲孔：入模平整高度后，用φ380的入模冲头2按图3要求冲孔，冲孔时要放足够的墨粉；
52.(8)平整：平整大法兰端面；
53.(9)带冲头滚圆：脱模后，带冲头将大法兰滚圆，大法兰端面踏脚r≤15，大小法兰同心度≤10，此次滚圆可以减小大法兰蹋角；
54.(10)整形：滚圆后入模平整大法兰，入模整形防止小法兰变形；
55.(11)切孔：如图4所示出模切孔，并整形至图5尺寸，切孔后的芯料6为φ380*155mm
56.(12)坯料1回炉加热1200℃，保温30min，保温时间不可过长；
57.(13)第一次胀孔：用第一胀孔冲头3如图6进行第一次胀孔，胀孔前在胀孔冲头外面刷好润滑剂，所述润滑剂为石墨与动物油混合物，石墨和动物油的质量比为1:3；
58.(14)第二次胀孔：用第二胀孔冲头4如图7进行第一次胀孔，胀孔前在胀孔冲头外面刷好润滑剂，所述润滑剂为石墨与动物油混合物，石墨和动物油的质量比为1:3；
59.第一次胀孔后的内径为φ572，胀孔前与胀孔后的内孔比值为1.5；第二次胀孔的后的内径为φ709，胀孔后的内孔比值为1.24；
60.如图6图7所示，定位柱的高度445mm，锻件斜度与直内孔的交点高度(此尺寸为热态尺寸)为420mm，冲孔的内径为φ380mm，定位柱5的直径为φ350mm.
61.(15)锻后冷却：在空气中冷却，得到如图1所示的y型阀盖。
62.由于采用胀孔前的保温比辗环前的保温时间短，温度稍低，辗环辗扩量小，坯料的变形就达不到，胀孔相比辗扩更能有效的在锻造工序保证锻件的晶粒度。如图8所示为辗环后晶粒度，为6级；图9为本实施例得到的y型阀盖的晶粒度，为7级。
63.试验例
64.将本技术得到的y型阀盖和同样规格的矩形件及胎模件进行重量对比，结果如表1所示。
65.其中矩形件为：以最大外径为外径，以最小的内孔为内径，最大的高度为总高，在外径、内孔、总高均放余量，压机冲孔后辗环成型，结构如图10所示；2、胎模件为将台阶法兰锻出，其余外径则以上法兰的最大外径，以最小内孔为内径，均放余量，结构如图11所示。
66.表1重量对比
67.矩形件重量(kg)胎模件重量(kg)实施例1重量(kg)390033643079
68.可以看到，本技术技术方案相对于矩形件节材21％，每件节材821kg；相比与胎模件工艺节材8％，每件节材285kg；下料重量的减少同比后道机加工的费用也会减少。
69.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种y型阀盖的锻造工艺，其特征在于，包括如下步骤：s1：将坯料加热、镦粗拔长后再次镦粗滚圆，得到第一中间部件；s2：对第一中间部件进行加热，入模镦粗后冲孔，平整滚圆后再次整形，得到第二中间部件；s3：对第二中间部件切孔，加热，然后经过两次胀孔后整形，冷却后得到所述y型阀盖。2.根据权利要求1所述的锻造工艺，其特征在于，步骤s3中，每次胀孔前与胀孔后的内孔的最大内径比值为1.2～1.6。3.根据权利要求1或2所述的锻造工艺，其特征在于，步骤s3中，加热温度1180～1220℃，保温0.25h～0.55h。4.根据权利要求1-3任一项所述的锻造工艺，其特征在于，步骤s3中，在胀孔时使用定位柱胀孔，所述定位柱的高度高于第二中间部件内孔最小处顶部15～30mm，定位柱直径比第二中间部件内孔最小处直径小20-40mm。5.根据权利要求1-4任一项所述的锻造工艺，其特征在于，步骤s1中，所述坯料为低碳钢或低合金钢中的一种为原料的连铸圆或钢锭；加热为先加热到830～860℃保温2～4h，再加热到1220
±
10℃保温2～5h；镦粗时高度压下量为38％～50％，拔长时直径压下量的25％～40％；第一中间部件和坯料相比，锻造比大于5。6.根据权利要求1-5任一项所述的锻造工艺，其特征在于，步骤s2中，加热温度为1220
±
10℃，加热时间为1～3h。7.根据权利要求1-6任一项所述的锻造工艺，其特征在于，步骤s2中，冲孔采用模内冲孔，冲孔时第一中间部件最小外径和冲头外径的比≥1.5。8.根据权利要求1-7任一项所述的锻造工艺，其特征在于，胀孔前在冲头外侧涂抹润滑剂，所述润滑剂为石墨与动物油混合物，石墨和动物油的质量比为1:2-4。9.一种y型阀盖，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的锻造工艺制得。10.根据权利要求9所述的y型阀盖，其特征在于，所述y型阀盖重量不小于2000kg，内孔的辗扩量不大于120mm。

技术总结
本发明提供一种Y型阀盖的锻造工艺，包括：将坯料加热、镦粗拔长后再次镦粗滚圆，得到第一中间部件；对第一中间部件进行加热，入模镦粗后冲孔，平整滚圆后再次整形，得到第二中间部件；对第二中间部件切孔，加热，然后经过两次胀孔后整形，冷却后得到所述Y型阀盖。本发明还提供上述锻造工艺制得的Y型阀盖。本发明特定的锻造工艺，可有效改变坯料形状，达到毛坯图纸形状及尺寸要求，同时有效破碎产品内部铸态晶组织和杂质，细化晶粒，最终的Y型阀盖可以使锻件近净成型到阀盖的外形，保证锻件质量的稳定，大大提高材料的利用率，并减小后续加工对金属流线的破坏，降低后续机加工的费用，提市场竞争力，可以大大节省材料。可以大大节省材料。可以大大节省材料。


技术研发人员：王娇娇 王鹏 李同涛 陈斐 夏明良
受保护的技术使用者：纽威精密锻造（溧阳）有限公司
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/10/5