液力端及制造其的方法技术

技术编号:18462661 阅读:24 留言:0更新日期:2018-07-18 14:21
本发明专利技术公开液力端及其制造方法。传统液力端制造方法涉及对所有表面进行机加工。这需要更多的输入原料用于制造过程且在机加工过程期间产生许多材料浪费。在涉及开式模锻随后机加工的传统工艺中,仅导致大约34%的材料利用率。在本发明专利技术中,液力端部件几何结构被优化。组装表面被机加工,而其它或非组装表面保持锻造状态。本发明专利技术的方法还导致机加工时间和排屑的显著减少。本发明专利技术还公开利用开式模锻和闭式模锻及机加工的组合的制造工艺。其包括步骤:利用开式模锻对锭进行初轧以形成用于闭式模锻的坯料,利用锻造设备在闭式模中锻造坯料,对部件进行半精加工/粗加工/局部加工、热处理、钻孔和精加工。液力端的大部分非组装区域保持锻造状态。

The hydraulic end and the method of making it

The invention discloses a hydraulic end and a manufacturing method. The traditional hydraulic end manufacturing method involves machining all surfaces. This requires more input materials for the manufacturing process and a lot of material waste during the machining process. In traditional processes involving open die forging and subsequent machining, only about 34% of material utilization is achieved. In the invention, the geometric structure of the hydraulic end part is optimized. The assembled surfaces are machined while other or non assembled surfaces remain forged. The method of the invention also leads to a significant reduction in machining time and chip removal. The invention also discloses a combined manufacturing process using open die forging and closed die forging and machining. It includes steps: first rolling of ingot by open die forging to form blank for closed die forging, forging billet in closed die by forging equipment, semi finishing / roughing / local processing, heat treatment, drilling and finishing. Most of the non assembly areas of the hydraulic end remain forged.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液力端及制造其的方法
本专利技术大体上涉及一种在石油和天然气领域中在泵送操作中使用的部件及该部件的制造。特别地,本专利技术涉及一种诸如液力端的部件的几何结构(形状和尺寸)优化及其制造工艺的优化,其通过锻造和机加工技术的组合提高生产力和强度。
技术介绍
在石油和天然气行业中,海上和陆上钻井被确定为焦点领域。由于页岩气的新发现和定向钻井的新技术,对钻井设备的需求急剧增加,特别是对于安全和应用关键设备的需求。为了满足这种对安全和应用关键部件的需求的增长,制造工艺的生产率提高和创新是必要的。包括油和天然气工业的许多行业使用安全和应用关键部件。数十年来,许多这些部件使用传统的制造工艺(即,开式模锻,随后机加工)被制造。在这些方法中,锭被初轧为坯,随后进行部件的锯切、粗定尺寸、粗加工、热处理、半精加工和精加工。如图1、图2、图3和图4所示的现有的液力端部件几何结构包括处于完全机加工状态的所有表面,这需要更多的输入原料用于制造过程并且在机加工过程期间产生许多材料浪费。这还需要更高能力的设备进行材料处理。如图9所示的现有的制造工艺是“开式模锻、机加工和热处理”的组合。在该工艺中,在矩形坯件形成中,通过开式模锻由锭获得坯料,而剩余的形状通过机加工获得。现有的工艺导致大约34%的材料利用率,由此从初轧坯到成品零件导致大约66%的材料浪费。应注意,所述初轧坯通过开式模锻形成,并且其具有大致形状并被定尺寸成用于机加工的矩形坯件。在大批量生产这种部件的过程中,利用传统的制造方法浪费大量的原材料,这造成大量的机加工时间和低的产量。液力端的现有设计和现有制造方法的另一重要限制在于,机加工路线穿过晶粒流线,因而晶粒流线沿着液力端的轮廓不连续。这是为何通过现有方法制造的现有设计的液力端沿着液力端的轮廓缺乏连续晶粒流线的原因。因此,需要提供一种用于液力端的创新设计和创新制造方法。同样重要的是,减少在产品的非组装区域上的机加工,并通过锻造产生用于精机加工的近净成形输入。这将在锻造和机加工工艺之间建立恰当的平衡,这有效地利用材料并减少机加工时间。这导致在不损害所需机械性能和特定强度的情况下提高这种零件的生产力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供在非组装区域中具有锻态表面的安全和应用关键部件。本专利技术的进一步目的是提供具有有效的材料利用率的安全和应用关键部件。本专利技术的更进一步的目的是提供制造上述安全和应用关键部件的方法。本专利技术的另一目的是提供优化的“初轧坯”,其尺寸被输入至闭式模锻。本专利技术的另一目的是提供近净成形锻造,以由利用闭式模方法的锻造增强材料利用率。本专利技术的另一目的是提供用于所述近净成形锻造过程的锻模设计。本专利技术的另一目的是提供利用闭式模锻由初轧坯制造近净成形预型件的方法。本专利技术的又一目的是提供用于所述近净成形锻造的机加工设计和工具路径产生程序。本专利技术的又一目的是提供通过闭式模锻随后热处理而沿着轮廓具有连续晶粒流线以及具有改进的机械和冶金性能的液力端。本专利技术描述液力端的创新设计及其创新制造方法。在本专利技术中,液力端(1)部件几何结构被优化,使得组装区域或表面(5)被保持在机加工状态,而其它或非组装区域(6)或表面被保持在锻造状态,如图5、图6、图7和图8所示。利用该有创造性的设计,输入重量被减少。另外,液力端的该创新设计导致机加工时间和排屑的显著减少。本专利技术还公开一种利用开式模锻和闭式模锻及机加工的组合制造安全和应用关键部件的工艺。该工艺包括步骤:利用开式模锻对锭进行初轧,以形成用于闭式模锻的坯料;利用锻造设备在闭式模中锻造坯料;对部件进行半精加工/粗加工/局部加工、热处理、钻孔和精加工。液力端的大部分非组装区域(即,没有配合零件被组装的表面)保持锻造状态(即,排除在这样的区域进行机加工操作)。利用本专利技术的工艺,通过锻造获得最终部件的形状和尺寸的70-75%,通过机加工获得剩余的25-30%。通过这种创新设计和创新制造方法,获得沿着轮廓具有连续晶粒流线和提高的机械和冶金性能的液力端(1)(见图11)。附图说明图1和图2显示利用传统工艺制造的液力端的立体图。图3和图4显示利用传统工艺制造的液力端的侧视图。图5和图6显示利用本专利技术的工艺制造的液力端的立体图。图7和图8显示利用本专利技术的工艺制造的液力端的侧视图。图9显示用于液力端的传统制造工艺的流程图。图10显示根据本专利技术的用于液力端的制造方法的流程图。图11显示本专利技术的液力端的轮廓的晶粒流线。图12显示在制造根据本专利技术的液力端时使用的模具设置。(请注意,本专利技术的锻态区域由阴影线标记指示)部件列表:1、液力端2、主块3、法兰4、颈部5、组装区域或表面6、非组装区域或表面7、第一表面8、第二表面9、内部通路10、突出区域11、模具角状突起(diehorn)12、上模13、下模具体实施方式本专利技术适用于用在各种行业中的任何锻造部件,特别是那些由大锭形成的部件。对于诸如用在石油和天然气行业中的液力端(1)之类的安全和应用关键部件,本专利技术极为有用。以下描述基于典型的这种液力端。图1和图2显示液力端的现有设计的立体图。图3和图4显示图1和图2所示的产品的一些侧视图。从图1、图2、图3和图4显而易见的是,传统的液力端的所有组装端面和非组装端面均被机加工。液力端的现有设计的大部分外表面为非组装表面。因而,在非组装表面上存在材料和机加工时间的浪费。图5和图6显示液力端(1)的创新设计的立体图,图7和图8分别显示图5和图6所示的产品的一些侧视图。由图5可知,本专利技术的液力端(1)具有主块(2)和法兰(3)。法兰(3)与主块(2)之间的区域是颈部(4)。主体的面向法兰的面被称为第一表面(7)。第一表面(7)被颈部(4)隔断。主块的远离法兰的面被称为第二表面(8)。第二表面(8)被横跨液力端(1)长度延伸的突出区域(10)隔断。由图5、图6、图7和图8可知,第一表面(7)和第二表面(8)二者均包括锻态区域或表面(6)和机加工区域或表面(5)。作为第二表面(8)的总表面积的百分比的锻态区域或表面(6)的比例相当大。液力端(1)具有用于流体移动的若干内部通路(9)。在本专利技术的一个实施例中,通路被形成为提供在主块的主体、法兰和颈部内的互相连接的孔。本专利技术的液力端(1)的创新设计包括机加工表面(5)和锻态表面(6)。组装表面被机加工,而大部分非组装表面被形成锻态。在此,大部分非组装表面保持锻态,这意味着在这些表面上不需要机加工。如图5和图6所示,第一表面(7)具有至少一个被保持在锻造状态的非组装表面。第一表面(7)的非组装表面被提供在载送流体的孔之间。非组装表面中被执行机加工的区域是可提供起吊孔的区域。如图9所示的传统制造工艺包括以下步骤:-将锭开式模锻成矩形坯件;-粗加工;-热处理;-局部加工;-精加工。传统制造工艺造成材料和能源的大量浪费。另一方面,如图10所示的本专利技术的工艺包括以下阶段:a、利用开式模方法将锭锻造成坯料;b、通过在多个步骤中提供击打在闭式模中锻造所述坯料,以获得近净成形的液力端;c、对所述近净成形的液力端的组装区域的外表面进行粗加工,并将非组装表面保持为锻态,以获得经粗加工的近净成形的液力端;d、对所述经粗加工的近净成形的液力端提供热处理,以获得经热处理的、经粗加工的近净成形的液力端;e、对所述经热处理的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种液力端(1),包括主块(2)、法兰(3),所述主块(2)和所述法兰(3)由颈部(4)连接,其中所述液力端(1)具有第一表面(7)和第二表面(8),所述第一表面(7)是所述主块(2)的靠近所述法兰(3)的表面,并且所述第二表面(8)是所述主块(2)的远离所述法兰(3)的表面,并且其中所述液力端(1)具有若干组装表面(5)和非组装表面(6),其特征在于,组装表面(5)通过机加工完成,并且至少一些非组装表面(6)保持处于锻造状态,如图5、图6、图7和图8所示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.01 IN 4509/MUM/20151.一种液力端(1),包括主块(2)、法兰(3),所述主块(2)和所述法兰(3)由颈部(4)连接,其中所述液力端(1)具有第一表面(7)和第二表面(8),所述第一表面(7)是所述主块(2)的靠近所述法兰(3)的表面,并且所述第二表面(8)是所述主块(2)的远离所述法兰(3)的表面,并且其中所述液力端(1)具有若干组装表面(5)和非组装表面(6),其特征在于,组装表面(5)通过机加工完成,并且至少一些非组装表面(6)保持处于锻造状态,如图5、图6、图7和图8所示。2.一种制造液力端的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:a、利用开式模方法将锭锻造成坯料;b、通过在多个步骤中提供击打来锻造所述坯料,以获得近净成形的液力端;c、对所述近净成形的液力端的组装区域的外表面进行粗加工,并将非组装表面保持为锻态...

【专利技术属性】
技术研发人员:巴巴萨海布·尼尔康德·卡利亚尼马达·乌马坎特·塔卡莱维贾伊库马尔·哈努曼特朗·卡斯尼斯阿莫尔·拉古纳特拉奥·德希穆克
申请(专利权)人:巴勒特锻造有限公司
类型:发明
国别省市:印度,IN

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