一種耐蝕合金法蘭鍛造均勻成型工藝及模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于耐蝕合金鍛造加工領(lǐng)域，涉及一種耐蝕合金鍛造法蘭均勻成型工藝及模具。采用預(yù)鍛+終鍛兩次成型工藝，預(yù)鍛模具內(nèi)腔與成型模具小頭內(nèi)腔體積相同，尺寸上具有根據(jù)設(shè)定變形量的對應(yīng)性；預(yù)鍛模具的外徑A1與終鍛模具的大頭內(nèi)腔直徑A具有根據(jù)設(shè)定變形量的對應(yīng)性；預(yù)鍛模具具有法蘭大頭直徑可以超出預(yù)鍛模具一定的量，鍛造時可以鍛至法蘭大頭外圓A2超出模具外圓A1，后續(xù)鍛造倒圓過程中，坯料回填充型至法蘭大頭上下端的圓角Rc處；耐蝕合金法蘭成型時法蘭大頭和法蘭小頭的變形量可以按照設(shè)定的變形量，實現(xiàn)準確均勻控制。同時，有效解決了耐蝕合金法蘭在預(yù)成型時出現(xiàn)的法蘭大頭下部充不滿問題，解決了法蘭上下部分均勻成型問題。
【專利說明】一種耐蝕合金法蘭鍛造均勻成型工藝及模具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于耐蝕合金鍛造加工領(lǐng)域。尤其涉及一種耐蝕合金鍛造法蘭均勻成型工藝及模具。
【背景技術(shù)】
[0002]耐蝕合金指含高Cr (17%?25%)、高Ni (40%?50%)、高Mo (2%?5%)的合金。其具有高溫強度高，塑、韌性好，耐腐蝕性能好等特點，因此,廣泛應(yīng)用于石油化工、煙氣脫硫、煤化工、鹽化工、油氣田開采等領(lǐng)域，成為不可缺少的金屬耐蝕材料。
[0003]耐蝕合金法蘭目前普遍采用自由鍛造的方式進行生產(chǎn)，由于耐蝕合金變形抗力大，一般需要多火次鍛造成型，鍛造時一般先將法蘭小頭鍛造出來，然后回爐，經(jīng)過高溫加熱后再鍛造大頭，此時小頭已經(jīng)沒有變形量。而經(jīng)過高溫加熱，法蘭小頭晶粒比較粗大，而最后鍛造的大頭晶粒細小。傳統(tǒng)工藝下耐蝕合金法蘭鍛件各部分性能不一致，影響其抗腐蝕性能和質(zhì)量一致性。
[0004]文獻“Incoloy 825鎳基合金法蘭鍛造工藝的研究”中報道了耐蝕合金法蘭的鍛造成型工藝，其研究了三種鍛造工藝，其中第二種工藝采用預(yù)鍛——終鍛二次成型，沒有考慮預(yù)鍛模具的外徑對法蘭大頭變形的控制，其預(yù)鍛模具沒有設(shè)定外徑尺寸以控制法蘭大頭的最終變形量。其采用的第三種工藝“局部拔長+預(yù)鍛+終鍛”工藝中，預(yù)鍛模具的法蘭大頭外徑尺寸是受模具外徑尺寸限制的，在鍛造過程中，法蘭大頭下部很難充滿整個模具，造成鍛坯缺肉，文獻第55頁的法蘭鍛坯圖(圖h)也明顯顯示出，法蘭大頭的R角處缺肉，R角接近R40。法蘭鍛坯機加工過程中，法蘭大頭因底部圓角要加工掉圓角部分，法蘭大頭因底部圓角要加工掉l(T20mm，材料利用率低，生產(chǎn)成本增加。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)鍛造耐蝕合金法蘭存在缺陷的一個重要原因是其所設(shè)計的預(yù)鍛模具大頭外徑尺寸是封閉式的，預(yù)鍛模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鍛造過程中，材料不易充滿至模具直角處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)采用的預(yù)鍛模具不足，本發(fā)明的目的在于提供一種耐蝕合金法蘭鍛造均勻成型工藝及模具，準確控制法蘭最后成型的均勻變形量，實現(xiàn)法蘭大頭和小頭的組織一致性，同時解決法蘭大頭下部充不滿問題，從一般鍛造時法蘭大頭約R40的圓角充型至R6，節(jié)約材料，降低加工余量，提高材料利用和生產(chǎn)效率。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
本技術(shù)方案采用預(yù)鍛+終鍛兩次成型工藝；所需成型的法蘭大頭的外徑為A，法蘭小頭的高度為E，法蘭小頭的上端直徑為B，法蘭小頭的下端直徑為C ;設(shè)計有預(yù)鍛模具和終鍛磨具；所述終鍛模具具有一個大頭內(nèi)腔和一個小頭內(nèi)腔，大頭內(nèi)腔和小頭內(nèi)腔相互連通；所述預(yù)鍛模具有一個圓錐形內(nèi)腔，預(yù)鍛模具內(nèi)腔圓錐面與預(yù)鍛模具底面的夾角為80°?88°，方便鍛造時耐蝕合金法蘭脫模；預(yù)鍛模具內(nèi)腔圓錐面與預(yù)鍛模具上平面之間的過渡圓角為RAl，RAl的值在R25mm?R35mm之間，有效防止最終成型時折疊；所述圓錐形內(nèi)腔與終鍛模具小頭內(nèi)腔體積相同，且尺寸上具有根據(jù)設(shè)定變形量的對應(yīng)性；預(yù)鍛模具的外徑為Al，高度為El，法蘭成型時控制均勻變形量為X，1.151.35，預(yù)鍛模具內(nèi)腔上端直
徑BI與終鍛模具小頭內(nèi)腔上端直徑B有對應(yīng)關(guān)系:BI=;預(yù)鍛模具內(nèi)腔下端直徑
Cl與終鍛模具小頭內(nèi)腔下端直徑c有對應(yīng)關(guān)系:ci= a^Ix ;預(yù)鍛模具高度El與終鍛模具小頭內(nèi)腔高度E有對應(yīng)關(guān)系:E1=XXE，預(yù)鍛模具的外徑Al與終鍛模具大頭內(nèi)腔直徑A有對應(yīng)關(guān)系:A1= AZ-Jx ;使用預(yù)鍛模具墩粗過程中，法蘭大頭直徑墩粗至A2，A2= (1.05~1.1) XA1，再帶預(yù)鍛模具倒圓至預(yù)鍛模具外徑尺寸Al，以實現(xiàn)法蘭大頭Re圓角的充分成型。
[0008]技術(shù)方案中，預(yù)鍛模具的圓錐形內(nèi)腔體積與終鍛模具小頭內(nèi)腔的體積相同。預(yù)鍛模具的圓錐形內(nèi)腔尺寸與終鍛模具內(nèi)腔有對應(yīng)關(guān)系，可以確保鍛造過程中，需要形成的法蘭整體具有一樣的變形量?！颈尘凹夹g(shù)】中的方案，要么不具備成型時法蘭大頭尺寸的控制，要么不具備成型時充型的完整性。且【背景技術(shù)】中的方案，都不具備在終鍛模具內(nèi)形成時，法蘭大頭和小頭獲得均勻一致的變形量(變形量范圍:鍛造比1.15~1.35)，而通過本技術(shù)方案對模具的設(shè)計，可以確保充型完整性，并且通過預(yù)鍛模具和終鍛模具尺寸的對應(yīng)性設(shè)計，能夠達到法蘭在終鍛模具內(nèi)成型時，法蘭大頭和小頭的變形量均勻一致(變形量范圍:鍛造比 1.15 ~1.35)。
[0009]采用以上技術(shù)方案，進行耐蝕合金法蘭鍛造時，可以通過預(yù)鍛模具和終鍛模具的配合，準確控制法蘭的大頭和小頭最 后火次的變形量。其特點是模具結(jié)構(gòu)比較簡單，效率高，法蘭變形量均勻，變形量可以準確控制，以上技術(shù)方案提高了耐蝕合金法蘭的尺寸精度和效率。同時提供了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。
[0010]一種耐蝕合金法蘭鍛造均勻成型模具的鍛造工藝，所述鍛造工藝的具體步驟如下:
1、下料，將圓柱形鋼坯鋸切成段料，下料重量和法蘭鍛造毛坯重量相同；
2、將上述段料加熱至設(shè)定溫度并保溫，拔法蘭小頭錐臺，使法蘭小頭尺寸能放入預(yù)鍛模具，錐臺錐度與預(yù)鍛模具內(nèi)腔錐度一致、錐臺長度等于預(yù)鍛模具高度，既易于鍛造，又能保證鍛件不會出現(xiàn)錯移、折疊等缺陷；
3、將上述拔過法蘭小頭的法蘭毛坯加熱至設(shè)定溫度并保溫，出爐鍛造時，將法蘭毛坯小頭錐臺放入設(shè)計的預(yù)鍛模具內(nèi)，墩粗至法蘭大頭最大外徑A2，A2= (1.05~1.1) XAl ；
4、帶預(yù)鍛模具對法蘭大頭倒圓，倒圓一周，剛好將上一工序中墩粗的超出預(yù)鍛模具直徑的Re圓角形鍛為平面，這部分料剛好填充了法蘭大頭的上下端圓角，保證坯料充型至法蘭大頭上下端圓角處，變形量達到設(shè)計要求，并留出了終鍛變形量，制成終鍛毛坯；
5、將終鍛毛坯加熱至設(shè)定溫度并保溫，放入設(shè)計的終鍛模具內(nèi)，墩粗至完全充滿模具，制成法蘭鍛造成品。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:采用預(yù)鍛+終鍛兩次成型工藝，預(yù)鍛模具內(nèi)腔與成型模具小頭內(nèi)腔體積相同，尺寸上具有根據(jù)設(shè)定變形量的對應(yīng)性；預(yù)鍛模具的外徑Al與終鍛模具的大頭內(nèi)腔直徑A具有根據(jù)設(shè)定變形量的對應(yīng)性；預(yù)鍛模具具有法蘭大頭直徑可以超出預(yù)鍛模具一定的量，鍛造時可以鍛至法蘭大頭外圓A2超出模具外圓Al，A2= (1.05~
1.1) XA1，后續(xù)鍛造倒圓過程中，坯料回填充型至法蘭大頭上下端的圓角Re處；耐蝕合金法蘭成型時法蘭大頭和法蘭小頭的變形量可以按照設(shè)定的變形量，實現(xiàn)準確均勻控制。同時，由于法蘭大頭直徑可以超出預(yù)鍛模具一定的量，該超出部分的坯料在倒圓時充型至法蘭大頭上下端面的圓角Re處，有效解決了耐蝕合金法蘭在預(yù)成型時出現(xiàn)的法蘭大頭下部充不滿問題，解決了法蘭上下部分均勻成型問題。通過終鍛模具控制耐蝕合金法蘭鍛件的形狀和尺寸精度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明耐蝕合金法蘭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明耐蝕合金法蘭預(yù)鍛模具示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明耐蝕合金法蘭終鍛模具示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明耐蝕和金法蘭預(yù)鍛模具墩粗時的示意圖。
[0016]圖5是實施例所涉及耐蝕合金法蘭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖6是實施例中耐蝕合金法蘭預(yù)鍛模具示意圖。
[0018]圖7是實施例中耐蝕合金法蘭終鍛模具示意圖。
【具體實施方式】
[0019]結(jié)合給出的實施例對本發(fā)明加以說明:
鍛件材料為Incoloy 825鎳基合金，法蘭鍛件尺寸為:法蘭鍛件大頭外徑A為405mm，大頭高度D為105mm，法蘭小頭高度E為165mm，法蘭小頭上端直徑B為240mm，法蘭小頭下端直徑C為195_，法蘭總高為270_。設(shè)定最后火次均勻變形量X為1.2，法蘭示意圖見圖5，預(yù)鍛模具及尺寸設(shè)計見圖6、終鍛模具及尺寸設(shè)計見圖7，其步驟如下:
(O下料，將Φ235mm圓柱形鋼坯鋸切成段料；所述段料長度為480mm。
[0020](2)將上述段料加熱至1140°C ±10°C，保溫時間為2?2.5小時，取出坯料鍛造，鍛造溫度區(qū)間為900°C?1140°C，用鍛錘鍛造拔長法蘭小頭錐臺，錐臺小頭直徑為175mm，高度為200mm。
[0021](3)將上述坯料回爐加熱到1140°C ±10°C，保溫時間為30分鐘，取出坯料放入設(shè)計的預(yù)鍛模具內(nèi)，墩粗至法蘭大頭外徑為Φ405πιπι，帶模具倒圓至法蘭大頭外徑為Φ370_，在倒圓過程中法蘭大頭上下兩端圓角充型較好，制成鍛坯半成品；此工序中法蘭小頭的尺寸到成品留有1.2的變形量。法蘭大頭尺寸到成品留有1.2的變形量。法蘭鍛坯整體上留有一致的變形量，且該變形量可以準確控制。
[0022](4)將鍛坯半成品回爐加熱到1140°C ±10°C，保溫時間為30分鐘，取出鍛坯半成品放入終鍛模具內(nèi)，墩粗鍛坯半成品至完全充滿終鍛模具，制成法蘭鍛造成品。此工序中法蘭小頭的變形量剛好為1.2。大頭變形量為1.2，法蘭鍛造過程中變形量均勻一致，且通過預(yù)鍛模具和成型模具的尺寸設(shè)計，最后火次的變形量可以準確控制。
【權(quán)利要求】
1.一種耐蝕合金法蘭鍛造均勻成型模具，所述成型模具涉及的成型工藝采用預(yù)鍛+終鍛兩次成型工藝；所需成型的法蘭大頭的外徑為A，法蘭小頭的高度為E，法蘭小頭的上端直徑為B，法蘭小頭的下端直徑為C ;設(shè)計有預(yù)鍛模具和終鍛磨具；所述終鍛模具具有一個大頭內(nèi)腔和一個小頭內(nèi)腔，大頭內(nèi)腔和小頭內(nèi)腔相互連通；其特征在于:所述預(yù)鍛模具有一個圓錐形內(nèi)腔，預(yù)鍛模具內(nèi)腔圓錐面與預(yù)鍛模具底面的夾角為80°~88°，方便鍛造時耐蝕合金法蘭脫模；預(yù)鍛模具內(nèi)腔圓錐面與預(yù)鍛模具上平面之間的過渡圓角為RA1，RAl的值在R25mm~R35mm之間，有效防止最終成型時折疊；所述圓錐形內(nèi)腔與終鍛模具小頭內(nèi)腔體積相同，且尺寸上具有根據(jù)設(shè)定變形量的對應(yīng)性；預(yù)鍛模具的外徑為Al，高度為ElJi蘭成型時控制均勻變形量為X，1.15 < X < 1.35，預(yù)鍛模具內(nèi)腔上端直徑BI與終鍛模具小頭內(nèi)腔上端直徑B有對應(yīng)關(guān)系:
2.權(quán)利要求1所述耐蝕合金法蘭鍛造均勻成型模具的鍛造工藝，其特征在于:所述鍛造工藝的具體步驟如下: 1)、下料，將圓柱形鋼坯鋸切成段料，下料重量和法蘭鍛造毛坯重量相同； 2)、將上述段料加熱至設(shè)定溫度并保溫，拔法蘭小頭錐臺，使法蘭小頭尺寸能放入預(yù)鍛模具，錐臺錐度與預(yù)鍛模具內(nèi)腔錐度一致、錐臺長度等于預(yù)鍛模具高度，既易于鍛造，又能保證鍛件不會出現(xiàn)錯移、折疊等缺陷； 3)、將上述拔過法蘭小頭的法蘭毛坯加熱至設(shè)定溫度并保溫，出爐鍛造時，將法蘭毛坯小頭錐臺放入設(shè)計的預(yù)鍛模具內(nèi)，墩粗至法蘭大頭最大外徑A2，A2= (1.05~1.1) XAl ； 4)、帶預(yù)鍛模具對法蘭大頭倒圓，倒圓一周，剛好將上一工序中墩粗的超出預(yù)鍛模具直徑的Re圓角形鍛為平面，這部分料剛好填充了法蘭大頭的上下端圓角，保證坯料充型至法蘭大頭上下端圓角處，變形量達到設(shè)計要求，并留出了終鍛變形量，制成終鍛毛坯； 5)、將終鍛毛坯加熱至設(shè)定溫度并保溫，放入設(shè)計的終鍛模具內(nèi)，墩粗至完全充滿模具，制成法蘭鍛造成品。
【文檔編號】B21J13/02GK103551476SQ201310539994
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】楊俊峰, 寧天信, 任振偉, 王新鵬 申請人:洛陽雙瑞特種裝備有限公司