一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法技术

本发明专利技术提供一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法，主要技术路线为：（1）铸锭下料；（2）一火次加热；（3）锻造制坯；（4）冲孔；（5）二火次加热；（6）碾环成型；（7）热处理，采用本发明专利技术所述的碾环成型方法，解决了现有大规格高径法兰成形方法材料利用率低、成型坯料质量差、成本高的问题；能够实现10寸～20寸大规格铜镍合金高径法兰的成型，材料利用率提高20%以上，法兰毛坯尺寸精度高，无黑皮、折叠缺陷，降低生产成本，提升生产效率。提升生产效率。提升生产效率。

A forging and grinding ring forming method for large size copper nickel alloy high diameter flange

【技术实现步骤摘要】
一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法


[0001]本专利技术属于金属材料塑性加工成形领域，具体涉及一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法。

技术介绍

[0002]铜镍合金是国际上公认的耐海水腐蚀和耐海生物污损性能优良的材料，同时具有优良的冷热加工性能与焊接性能，在船舶和海洋工程领域广泛应用，以BFe10
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1和BFe30
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1合金为代表性牌号。高径法兰又称对焊法兰，是管道工程常用附件之一，法兰为整体式结构，颈部的存在极大地提高了法兰自身的刚性，适用于压力和温度波动大或高温高压的管道，铜镍合金高径法兰在海洋油气开采领域应用广泛。
[0003]目前，制作小规格（8寸以下）铜镍合金高径法兰一般采用模锻的方法，生产效率高、成本低，产品质量稳定。但是在制作大规格铜镍合金高径法兰时，由于铜镍合金变形抗力较大，只能采用自由锻或是开放式模具成型方式，其不足之处在于：材料利用率低，不到50%,且成型时常伴随有黑皮、折叠等质量问题，还会占用大量人员和设备资源，推高了生产成本。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术存在的问题和不足，本专利技术提出一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法，可以实现10寸～20寸大规格高径法兰成型，对应管路口径Ф267mm～Ф508mm，在保证法兰成形质量的前提下，实现生产效率提升，材料利用率提高，节省人力资源，从而降低整体生产成本。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法，包括以下步骤：步骤1、铸锭下料：根据目标高径法兰的重量对铸锭进行下料，得到坯料；步骤2、一火次加热：将坯料放置于加热炉中，设定加热温度930～980℃，保温时间60分钟；步骤3、锻造制坯：将加热好的坯料放置于锻压机上，制坯采用胎膜锻方式，首先利用平砧对坯料进行墩粗，然后再将镦粗坯料压入制坯模，使其充盈模腔；步骤4、冲孔：在制坯模内对坯料进行冲孔；步骤5、二火次加热：将冲完孔的坯料重新放入加热炉中进行二火次加热，设定加热温度930～980℃，保温时间40分钟；步骤6、碾环成型：将步骤5二火次加热完成后的坯料放置在碾环机的芯辊上，导向轮始终靠在坯料上，碾压辊带动坯料旋转的同时作径向送进，坯料不断咬入由碾压辊和芯辊组成的密闭孔型，产生连续局部塑性变形，壁厚减小，内外径不断增大，当坯料与控制轮产生接触后，结束碾环行为，得到高径法兰毛坯；步骤7、热处理：将碾环完成后得到的高径法兰毛坯放入加热炉进行退火处理，退
火温度680～730℃，保温时间30分钟，得到最终高径法兰。
[0006]进一步的，步骤1在对铸锭进行下料时采用锯床锯切下料；坯料重量的计算方法为：目标高径法兰净重的1.5倍，再加上1%的锯切下料损耗；所得坯料的长度与直径之比为（1～3）：1。
[0007]进一步的，步骤2在一火次加热的过程中，根据需要对坯料进行翻料。
[0008]进一步的，步骤2、步骤5以及步骤7中所用的加热炉，为电阻加热炉。
[0009]进一步的，步骤3在对坯料镦粗的过程中，若坯料侧面产生鼓形，应及时通过侧压将鼓形修直，再继续镦粗，从而防止折皱、裂纹等缺陷。
[0010]进一步的，步骤4在制坯模内对坯料进行冲孔时，采用双面冲孔的方式；冲孔后得到的内孔直径比碾环机的芯辊直径大10～20mm。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：采用本专利技术所述的大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法，解决了现有大规格高径法兰成形方法材料利用率低、成型坯料质量差、成本高的问题；能够实现10寸～20寸大规格铜镍合金高径法兰的成型，材料利用率提高20%以上，法兰毛坯尺寸精度高，无黑皮、折叠缺陷，降低生产成本，提升生产效率。
附图说明
[0012]图1是本专利技术碾环成型方法中所用到的制坯模的结构示意图；图2是本专利技术碾环成型方法中高径法兰的成型示意图；图3是本专利技术中碾压辊的结构示意图；图中标记：1、碾压辊，2、芯辊，3、坯料，4、导向轮，5、控制轮，6、制坯模。
具体实施方式
[0013]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]本专利技术提出的一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法，主要技术路线为：（1）铸锭下料；（2）一火次加热；（3）锻造制坯；（4）冲孔；（5）二火次加热；（6）碾环成型；（7）热处理。
[0015]具体技术方案的实现如下：步骤1、铸锭下料：采用锯床锯切下料，所得坯料的长度与直径之比为（1～3）：1；坯料重量的计算方法是：目标高径法兰净重的1.5倍，再加上1%的锯切下料损耗。
[0016]步骤2、一火次加热：将坯料放置于加热炉中，优先选用电阻加热炉，设定加热温度930～980℃，保温时间60分钟；根据需要可适当翻料，以便加热均匀。
[0017]步骤3、锻造制坯：将加热好的坯料放置于锻压机上，制坯采用胎膜锻方式，其优点是能够降低模具成本且操作便捷；首先利用平砧对坯料进行墩粗，镦粗过程中若坯料侧面产生鼓形，应及时通过侧压将鼓形修直，再继续镦粗，从而防止折皱、裂纹等缺陷；然后再将镦粗坯料压入制坯模6，使其充盈模腔，制坯模6的结构示意图请参阅图1。
[0018]步骤4、冲孔：采用制坯模6内冲孔的方式，优点是能够保证初始坯的外形尺寸，同
时进一步对坯料进行压缩变形，细化晶粒；由于高径法兰坯料一般较厚，推荐采用双面冲孔的方式；冲孔后得到的内孔直径为：芯辊直径+10～20mm。
[0019]步骤5、二火次加热：将冲完孔的坯料重新放入加热炉中进行二火次加热，设定加热温度930～980℃，保温时间40分钟。
[0020]步骤6、碾环成型：将步骤5完成的坯料3放置在碾环机芯辊2上，碾压辊1带动坯料3旋转的同时作径向送进，碾压辊1的结构示意图请参阅图3，坯料3不断咬入由碾压辊1和芯辊2组成的密闭孔型，产生连续局部塑性变形，壁厚减小，内外径不断增大，导向轮4始终靠在坯料3上，当坯料3与控制轮5产生接触后，结束碾环行为，本专利技术方法中高径法兰的碾环成型示意图请参阅图2。
[0021]步骤7、热处理：将碾环完成后得到的高径法兰毛坯放入加热炉进行退火处理，退火温度680～730℃，保温时间30分钟，得到最终高径法兰。
[0022]实施例1本实施例已应用于EEMUA145《海洋工程用90/10铜镍合金管技术规范：松套及整体法兰》标准20寸高径法兰的成形，材质为BFe10
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1合金，具体成型方法为：（1）铸锭下料：采用直径Ф245mm规格BFe10
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1合金铸锭，锯床锯切下料长度L=360mm，重量150kg。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、铸锭下料：根据目标高径法兰的重量对铸锭进行下料，得到坯料；步骤2、一火次加热：将坯料放置于加热炉中，设定加热温度930～980℃，保温时间60分钟；步骤3、锻造制坯：将加热好的坯料放置于锻压机上，制坯采用胎膜锻方式，首先利用平砧对坯料进行墩粗，然后再将镦粗坯料压入制坯模，使其充盈模腔；步骤4、冲孔：在制坯模内对坯料进行冲孔；步骤5、二火次加热：将冲完孔的坯料重新放入加热炉中进行二火次加热，设定加热温度930～980℃，保温时间40分钟；步骤6、碾环成型：将步骤5二火次加热完成后的坯料放置在碾环机的芯辊上，导向轮始终靠在坯料上，碾压辊带动坯料旋转的同时作径向送进，坯料不断咬入由碾压辊和芯辊组成的密闭孔型，产生连续局部塑性变形，壁厚减小，内外径不断增大，当坯料与控制轮产生接触后，结束碾环行为，得到高径法兰毛坯；步骤7、热处理：将碾环完成后得到的高径法兰毛坯放入加热炉进行退火处理，退火温度680～730℃，保温时间30分钟，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶欢，杨青云，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：