一种球阀法兰复合轧环成形方法技术

本发明专利技术涉及一种球阀法兰复合轧环成形方法，其特征在于包括如下步骤：1)确定环坯形状和尺寸：根据锻件截面几何特征确定环坯形状，根据锻件几何尺寸确定环坯体积和当量轧比，进而确定环坯尺寸；2)确定轧制孔型结构和尺寸：综合复合轧环变形条件、设备结构以及环坯和锻件尺寸，确定主轧辊、芯辊和副轧辊工作面结构和尺寸；3)确定轧制成形参数：综合轧辊、环坯和锻件尺寸，结合复合轧环稳定条件以及轧制过程稳定性需求，依次确定轧制线速度、轧制进给速度和轧制时间。本发明专利技术通过合理设计控制轧制工艺过程，可实现球阀法兰复合轧环精密成形，可有效减少能源材料消耗，提高生产效率高，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，其特征在于包括如下步骤：1)确定环坯形状和尺寸：根据锻件截面几何特征确定环坯形状，根据锻件几何尺寸确定环坯体积和当量轧比，进而确定环坯尺寸；2)确定轧制孔型结构和尺寸：综合复合轧环变形条件、设备结构以及环坯和锻件尺寸，确定主轧辊、芯辊和副轧辊工作面结构和尺寸；3)确定轧制成形参数：综合轧辊、环坯和锻件尺寸，结合复合轧环稳定条件以及轧制过程稳定性需求，依次确定轧制线速度、轧制进给速度和轧制时间。本专利技术通过合理设计控制轧制工艺过程，可实现球阀法兰复合轧环精密成形，可有效减少能源材料消耗，提高生产效率高，降低生产成本。【专利说明】-种球阀法兰复合礼环成形方法
本专利技术涉及机械装备制造领域，具体涉及一种球阀法兰复合社环成形方法。
技术介绍
球阀是一种典型的阀类零件，在石油、化工、水利、电力等行业有着重要应用，是能 源装备的关键基础零件。球阀法兰作为球阀与管道之间的关键连接件，是影响能源输送和 存储安全的重要零件。球阀法兰表面带有由对称或非对称台阶构成的复杂型槽，是一种复 杂环类零件，通常需要锻造成形来保障其机械性能。目前，对于球阀法兰，大多是采用传统 的自由锻或模锻预成形，再切削加工成形截面轮廓，整体锻造能耗高、效率低、劳动强度大， 而且成形精度差，造成后续切削工时和材料消耗。该类零件也可采用社环成形，但由于其复 杂截面形状，社环过程中直径扩大与截面充型不同步，导致直径达到时表面型槽不能完整 成形，仍需通过大量切削成形。因此，对于球阀法兰，无论是采用锻造还是社环方法，都存在 材料利用率低、生产效率低、生产成本高的技术缺点，而且型槽关键部位不能获得充分塑性 变形而细化组织、提升性能，需要开发低耗、高效先进成形新方法，提升制造技术经济水平 和产品质量。
技术实现思路
针对上述现状，本专利技术的目的在于提供一种球阀法兰复合社环成形方法，通过社 环和表面横社复合，合理设计社制工艺参数和控制社制过程，使球阀法兰截面轮廓通过连 续局部变形而一次精密完整成形，从而有效减少能耗，提高生产效率，降低生产成本。 为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是；一种球阀法兰复合社环成形方法，其特 征在于包括如下步骤： 1)确定环逐形状和尺寸 对于球阀法兰，若其上、下台阶径向与轴向尺寸相同，即具有对称截面形状时，可 采用简单的矩形截面环逐社制；若其上、下台阶径向或轴向尺寸不相同，即具有非对称截面 形状时，则应采用异形截面环逐社制，否则成形过程中会由于体积分配不合理，导致台阶一 端充不满而一端金属堆积，无法获得所需锻件形状；针对零件的不同几何形状特征，可按如 下方式确定合理的环逐的形状和尺寸： (1)确定环逐形状 [000引设Ru、Rg、Ri、r分别为锻件上台阶半径、凹槽半径、下台阶半径和内孔半径，Bu、Bg、 Bi分别为锻件上台阶高度、凹槽高度和下台阶高度，Vus、Vis分别为锻件上台阶体积、下台阶 体积（台阶体积小者为上台阶）；则锻件总高度B = Bu+Bg+Bi 根据锻件几何尺寸，计算其截面非对称度，根据不同非对称度，选择不同环逐形 状； W&b二長"=言治表示锻件非对称系数; W K, = I Kuk-I I表示锻件非对称度，K,越大，锻件截面非对称性越显著； 当K,< 0.05,采用矩形截面环逐；当K,在0.05?0. 15之间，采用锥台型环逐；当 K, >0. 15,采用台阶型环逐； (2)计算环逐体积V。 根据塑性变形体积不变原理，环逐体积V。与锻件体积V相等，即 Vo = V二瓦(巧+ B诉)-瓦趴子 从凹槽高度一半处将锻件分为上下两部分，则锻件上、下部分体积比为 【权利要求】I. 一种球阀法兰复合社环成形方法，其特征在于包括如下步骤： 1)确定环逐形状和尺寸 对于球阀法兰，若其上、下台阶径向与轴向尺寸相同，即具有对称截面形状时，可采用 简单的矩形截面环逐社制；若其上、下台阶径向或轴向尺寸不相同，即具有非对称截面形状 时，则应采用异形截面环逐社制，针对零件的不同几何形状特征，可按如下方式确定合理的 环逐的形状和尺寸： (1) 确定环逐形状 设尺。、心心1'分别为锻件上台阶半径、凹槽半径、下台阶半径和内孔半径，8。、8,、81分别 为锻件上台阶高度、凹槽高度和下台阶高度，Vus、Vk分别为锻件上台阶体积、下台阶体积； 则锻件总高度B = Bu+Bg+Bi 根据锻件几何尺寸，计算其截面非对称度，根据不同非对称度，选择不同环逐形状； &K",、=餐震-反)表示锻件非对称系数; W K, = IKuk-I I表示锻件非对称度，K,越大，锻件截面非对称性越显著； 当K,< 0.05,采用矩形截面环逐；当K,在0.05?0. 15之间，采用锥台型环逐；当K,> 0. 15,采用台阶型环逐； (2) 计算环逐体积V。 根据塑性变形体积不变原理，环逐体积V。与锻件体积V相等，即 Vo=V = TTi BX + BX + B,R；) - TTBr 从凹槽高度一半处将锻件分为上下两部分，则锻件上、下部分体积比为锻件上半部分体积与锻件总体积之比 则环逐上半部分体积与总体积之比Ku' = kyKu，ky为修正系数，可取0. 85?1，锻件非 对称度越大，ky值取越小； (3) 确定环逐尺寸 采用闭式孔型，取环逐高度与锻件高度相等，即B。= B ; W锻件与环逐孔径之比为当量社比k，对于外径Im W下的小尺寸锻件，k可取1.2?2 ; 外径大于Im的大尺寸锻件，k可取2?3 ; 根据当量社比k即可确定环逐内孔半径= ^ = 根据环逐体积、高度和内径，可确定H种类型环逐尺寸： ① 矩形环逐 环逐外半径成二+心 ② 锥台型环逐环逐外表面与回转轴间的夹角a = w.cmn打-今/;-4w 宜中。=!巧2+!及2_!度公， y。化,-BX、_2K、iB'"-IS'，K:m' + BJ J^， ^ 9 " 9 …9。… 加JA)-BJ 如巧A"(公"-A,) 兀8。 g二片《"飞全 別13"; (Bu-13", 丫 公'"I 2 环逐小端外半掛<,%品吊;常ia4(公"+公"'細… Bm为环件上端面到凹槽中间面的距离，Ku'表示环逐上半部分体积与总体积之比； ③台阶型环逐 环逐小端外半径台阶高度Bsi = Bi 台阶长度2)确定社制孔型结构和尺寸 社制孔型由主社親、芯親和两个副社親工作面组成；主社親和两个副社親工作面采用 闭式结构，其形状与锻件外表面轮廓形状对应，由直径不同的圆柱面组成上、下型腔和中间 凸台；芯親工作面为开式结构圆柱面；各社親工作面尺寸按如下确定： (1)主社親和芯親工作面尺寸 主社親凸台面半径ICg和芯親工作面半径Ri需满足：其中R。'为环逐与社親的初始接触半径，对于矩形截面和台阶型环逐R。' =R。，对于 锥台形截面R。' =R〇+(Bu+Bg)tana,目=arctany为摩擦角，y为摩擦系数， 为了方便上料时环逐穿入芯親，一般取芯親半径 Ri = r〇-巧?15)mm 主社親和芯親的中也距应在设备极限中也距范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球阀法兰复合轧环成形方法，其特征在于包括如下步骤：1)确定环坯形状和尺寸对于球阀法兰，若其上、下台阶径向与轴向尺寸相同，即具有对称截面形状时，可采用简单的矩形截面环坯轧制；若其上、下台阶径向或轴向尺寸不相同，即具有非对称截面形状时，则应采用异形截面环坯轧制，针对零件的不同几何形状特征，可按如下方式确定合理的环坯的形状和尺寸：(1)确定环坯形状设Ru、Rg、Rl、r分别为锻件上台阶半径、凹槽半径、下台阶半径和内孔半径，Bu、Bg、Bl分别为锻件上台阶高度、凹槽高度和下台阶高度，Vus、Vls分别为锻件上台阶体积、下台阶体积；则锻件总高度B＝Bu+Bg+Bl根据锻件几何尺寸，计算其截面非对称度，根据不同非对称度，选择不同环坯形状；以表示锻件非对称系数；以Ks＝|Kuls‑1|表示锻件非对称度，Ks越大，锻件截面非对称性越显著；当Ks＜0.05，采用矩形截面环坯；当Ks在0.05～0.15之间，采用锥台型环坯；当Ks＞0.15，采用台阶型环坯；(2)计算环坯体积V0根据塑性变形体积不变原理，环坯体积V0与锻件体积V相等，即V0=V=π(BuRu2+BgRg2+BlRl2)-πBr2]]>从凹槽高度一半处将锻件分为上下两部分，则锻件上、下部分体积比为Kul=(Ru2-r2)Bu+0.5(Rg2-r2)Bg(Rl2-r2)Bl+0.5(Rg2-r2)Bg]]>锻件上半部分体积与锻件总体积之比则环坯上半部分体积与总体积之比Ku′＝kvKu，kv为修正系数，可取0.85～1，锻件非对称度越大，kv值取越小；(3)确定环坯尺寸采用闭式孔型，取环坯高度与锻件高度相等，即B0＝B；以锻件与环坯孔径之比为当量轧比k，对于外径1m以下的小尺寸锻件，k可取1.2～2；外径大于1m的大尺寸锻件，k可取2～3；根据当量轧比k即可确定环坯内孔半径根据环坯体积、高度和内径，可确定三种类型环坯尺寸：①矩形环坯环坯外半径R0=V0πB0+r02]]>②锥台型环坯环坯外表面与回转轴间的夹角其中a=19B02+19Bm2-19B0Bm,]]>p=V0(Bm-B0Ku′)πBm(B0-Bm)-2V0(Bm-B0Ku′)(B0+Bm)3πB0Bm(B0-Bm)-r02-V0πB0,]]>q=V02(Bm-B0Ku′)2π2B02Bm2(B0-Bm)2,]]>Bm=Bu+Bg2;]]>环坯小端外半径R0=V0(Bm-B0Ku′)πB0Bm(B0-Bm)tanα-13(B0+Bm)tanα]]>Bm为环件上端面到凹槽中间面的距离，Ku′表示环坯上半部分体积与总体积之比；③台阶型环坯环坯小端外半径R0=r02(2Bu+Bg)+2V0Ku′π2Bu+Bg]]>台阶高度Bsl＝Bl台阶长度Lsl=-BslR0+Bsl2R02-Bsl(R02B0-r02B0-V0π)Bsl;]]>2)确定轧制孔型结构和尺寸轧制孔型由主轧辊、芯辊和两个副轧辊工作面组成；主轧辊和两个副轧辊工作面采用闭式结构，其形状与锻件外表面轮廓形状对应，由直径不同的圆柱面组成上、下型腔和中间凸台；芯辊工作面为开式结构圆柱面；各轧辊工作面尺寸按如下确定：(1)主轧辊和芯辊工作面尺寸主轧辊凸台面半径Rmg和芯辊工作面半径Ri需满足：Rmg≥Ri(R0′-r0)17.5βRi-(R0′-r0),Ri≥Rmg(R0′-r0)17.5βRmg-(R0′-r0)]]>其中R0′为环坯与轧辊的初始接触半径，对于矩形截面和台阶型环坯R0′＝R0，对于锥台形截面R0′＝R0+(Bu+Bg)tanα，β＝arctanμ为摩擦角，μ为摩擦系数，为了方便上料时环坯穿入芯辊，一般取芯辊半径Ri＝r0‑(5～15)mm主轧辊和芯辊的中心距应在设备极限中心距范围内，则有：Rmg+(Rg‑r)+Ri≥Smin，Rmg‑(Ru‑Rg)+Lmu+Hmax+Ri≤Smax其中，Smin表示主轧辊和芯辊的中心距最小值，Smax表示主轧辊和芯辊的中心距最大值，Hmax为环坯最大壁厚和锻件最大壁厚中的大值，Ru‑Rg＜Lmu＜Ru‑r，通常取主轧辊上型腔面宽度Lmu＝0.5(2Ru‑r‑Rg)；综合上述条件可确定Ri、Rmg，进而根据几何关系确定主轧辊上型腔面半径Rmu＝Rmg‑(Ru‑Rg)、下型腔面半径Rml＝Rmg‑(Rl‑Rg)、下型腔面宽度Lml＝Rmu+Lmu‑Rml、上下型腔侧壁高度Bmu＝Bml＝(0.1～0.3)B；根据锻件上台阶高度Bu、凹槽高度Bg和下台阶高度Bl可确定主轧辊...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱东升，邓加东，吴剑，汪小凯，宋亚东，戴玉同，
申请(专利权)人：张家港海陆环形锻件有限公司，武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32