閥體的鍛件成形工藝方案分析和鐵素體含量的檢測(cè)

閥體是石油鉆采領(lǐng)域常用的零部件，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鍛造難度大，產(chǎn)品質(zhì)量要求高。本文通過(guò)自由鍛設(shè)備并結(jié)合工具和工裝，分析多種工藝方案，選擇合適的閥體鍛件成形工藝。 閥體是石油機(jī)械閥門(mén)中的一個(gè)主要零部件，根據(jù)壓力等級(jí)有不同的成形方法，例如:鑄造、鍛造等。閥體的材質(zhì)根據(jù)不同的工藝介質(zhì)，選用不同的材料，常用材質(zhì)有：鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等。閥體鍛造分為壓機(jī)模鍛和鍛錘自由鍛，本文主要介紹產(chǎn)品通過(guò)自由鍛成形，分析比較多種工藝方案，*終給出一種*合適的閥體鍛件成形工藝。用鋼錠鍛造鍛件，就必須考慮鍛造比，閥體鍛坯基本鍛造過(guò)程分為鍛比控制和鍛坯成形。根據(jù)鍛造設(shè)備的鍛造能力及鍛件材質(zhì)尺寸選取6t電液錘，加熱設(shè)備選取天然氣爐，鍛件材料始鍛溫度為1180℃，終鍛溫度為850℃，鍛后冷卻方式為坑冷。

關(guān)于工藝方案：由于鍛件形狀復(fù)雜，整體鍛造難度大，根據(jù)該零件的特點(diǎn)，工藝人員對(duì)其成形可行性進(jìn)行了分析，研究制定出三種閥體鍛造成形工藝方案。

1、方案一

直接鍛造成方塊毛坯，尺寸為492mm×657mm×915mm，經(jīng)過(guò)鍛后冷卻，在鍛坯上畫(huà)線，*后在鋸床上鋸角。

2、方案二

先鍛造成過(guò)渡方塊毛坯，鍛方截面為510mm×690mm，保證中間方塊關(guān)鍵尺寸，用小圓棒在方坯兩端進(jìn)行壓痕，以壓痕位置為基準(zhǔn)用剁刀進(jìn)行人工分料，然后進(jìn)行壓肩拔長(zhǎng)，再將鍛坯放在閥體模具上進(jìn)行表面整形，隨后再將閥體兩端面進(jìn)行平整，*終毛坯成形為三段方體。

3、方案三

將毛坯鍛造成圓柱狀，截面圓直徑為φ480mm，然后將毛坯上部和底部分別套上模具圈，沿鍛坯軸線方向鐓粗，當(dāng)中間鍛方滿(mǎn)足工藝尺寸后，再將鍛坯與模具圈橫向放置在錘砧上，鍛造毛坯偏心結(jié)構(gòu)。*后，將兩端模具圈撤掉，對(duì)毛坯進(jìn)行平整處理，確保鍛件的工藝尺寸和表面質(zhì)量滿(mǎn)足要求。

4、工藝對(duì)比分析

⑴方案一中閥體鍛造工藝下料重量為2430kg，鍛造火次為兩火次；方案二中閥體鍛造工藝下料重量為2335kg，鍛造火次為三火次；方案三中閥體鍛造工藝下料重量為2030kg，鍛造火次為三火次。

⑵方案一是將坯料整體鍛造為方塊毛坯，方案二鍛造過(guò)程中為了便于人工分料，防止兩頭端部出現(xiàn)凹心，增加了鍛坯兩端余量。這兩種方案設(shè)計(jì)的閥體在后續(xù)進(jìn)行機(jī)械加工過(guò)程中，均存在加工余量大的現(xiàn)象，而且鍛造流線被切斷，降低了零件使用壽命，使得產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法得到保證。

⑶方案一中鍛造后通過(guò)鋸床鋸掉兩個(gè)余料，重量輕，利用價(jià)值不高，只能作為廢料處理，同時(shí)使用鋸床增加了鋸條損耗，而且加一道工序，就多一重質(zhì)量控制風(fēng)險(xiǎn)，如存在鋸角過(guò)程中將產(chǎn)品鋸廢的可能。方案二在鍛造過(guò)程中有人工分料工序，在分料位置余塊大，而且剁刀切口面不一定整齊，使該位置易產(chǎn)生折疊。

  試驗(yàn)證明，方案一鍛造工藝雖然簡(jiǎn)單，但鍛造余量大，而且材料利用率低，有兩道生產(chǎn)工序，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，質(zhì)量控制風(fēng)險(xiǎn)大。方案二為了便于人工分料，增加了鍛坯余量，同時(shí)分料位置容易產(chǎn)生裂紋，鍛坯質(zhì)量控制難度大。方案三的成形方法具有經(jīng)濟(jì)快速的優(yōu)點(diǎn)，鍛坯結(jié)構(gòu)更接近于零件結(jié)構(gòu)，提高了原材料的利用率，鍛造過(guò)程中采取套圈工藝，生產(chǎn)節(jié)奏快，產(chǎn)品質(zhì)量得到了有效保證。對(duì)比前兩種工藝方案，很顯然方案三是滿(mǎn)足要求的合適工藝方案。

  閥體在石油化工中承載著重要作用，鍛造工藝對(duì)其成型后鐵素體含量也有直接決定關(guān)系。而鐵素體含量高低決定了閥體的韌性、強(qiáng)度、耐腐蝕以及耐高溫等各種機(jī)械性能。所以鐵素體含量分析是特殊用途閥體成型后重要的一項(xiàng)測(cè)試。目前行業(yè)里面如蘇州中核蘇閥、昆山阿法拉閥、上海開(kāi)維喜閥門(mén)、浙江方正閥門(mén)等諸多閥門(mén)企業(yè)均采用便攜式鐵素體含量檢測(cè)儀測(cè)試鐵素體含量。綜上所述，對(duì)于閥體鍛件成形工藝的選擇，應(yīng)從多角度分析，要結(jié)合生產(chǎn)成本與實(shí)際生產(chǎn)效率，綜合評(píng)估選擇合適鍛造工藝。只有通過(guò)這種工藝不斷優(yōu)化的方式，才能生產(chǎn)出質(zhì)量合格的閥體鍛件。