閥體的鍛件成形工藝方案分析和鐵素體含量的檢測

閥體的鍛件成形工藝方案分析和鐵素體含量的檢測

閥體是石油鉆采領域常用的零部件，產品結構復雜，鍛造難度大，產品質量要求高。本文通過自由鍛設備并結合工具和工裝，分析多種工藝方案，選擇合適的閥體鍛件成形工藝。 閥體是石油機械閥門中的一個主要零部件，根據壓力等級有不同的成形方法，例如:鑄造、鍛造等。閥體的材質根據不同的工藝介質，選用不同的材料，常用材質有：鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、合金結構鋼等。閥體鍛造分為壓機模鍛和鍛錘自由鍛，本文主要介紹產品通過自由鍛成形，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程分為鍛比控制和鍛坯成形。根據鍛造設備的鍛造能力及鍛件材質尺寸選取6t電液錘，加熱設備選取天然氣爐，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。

關于工藝方案：由于鍛件形狀復雜，整體鍛造難度大，根據該零件的特點，工藝人員對其成形可行性進行了分析，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，經過鍛后冷卻，在鍛坯上畫線，*后在鋸床上鋸角。

2、方案二

先鍛造成過渡方塊毛坯，鍛方截面為510mm×690mm，保證中間方塊關鍵尺寸，用小圓棒在方坯兩端進行壓痕，以壓痕位置為基準用剁刀進行人工分料，然后進行壓肩拔長，再將鍛坯放在閥體模具上進行表面整形，隨后再將閥體兩端面進行平整，*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，當中間鍛方滿足工藝尺寸后，再將鍛坯與模具圈橫向放置在錘砧上，鍛造毛坯偏心結構。*后，將兩端模具圈撤掉，對毛坯進行平整處理，確保鍛件的工藝尺寸和表面質量滿足要求。

4、工藝對比分析

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，方案二鍛造過程中為了便于人工分料，防止兩頭端部出現凹心，增加了鍛坯兩端余量。這兩種方案設計的閥體在后續進行機械加工過程中，均存在加工余量大的現象，而且鍛造流線被切斷，降低了零件使用壽命，使得產品質量無法得到保證。

⑶方案一中鍛造后通過鋸床鋸掉兩個余料，重量輕，利用價值不高，只能作為廢料處理，同時使用鋸床增加了鋸條損耗，而且加一道工序，就多一重質量控制風險，如存在鋸角過程中將產品鋸廢的可能。方案二在鍛造過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，使該位置易產生折疊。

  試驗證明，方案一鍛造工藝雖然簡單，但鍛造余量大，而且材料利用率低，有兩道生產工序，生產周期長，質量控制風險大。方案二為了便于人工分料，增加了鍛坯余量，同時分料位置容易產生裂紋，鍛坯質量控制難度大。方案三的成形方法具有經濟快速的優點，鍛坯結構更接近于零件結構，提高了原材料的利用率，鍛造過程中采取套圈工藝，生產節奏快，產品質量得到了有效保證。對比前兩種工藝方案，很顯然方案三是滿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，鍛造工藝對其成型后鐵素體含量也有直接決定關系。而鐵素體含量高低決定了閥體的韌性、強度、耐腐蝕以及耐高溫等各種機械性能。所以鐵素體含量分析是特殊用途閥體成型后重要的一項測試。目前行業里面如蘇州中核蘇閥、昆山阿法拉閥、上海開維喜閥門、浙江方正閥門等諸多閥門企業均采用便攜式鐵素體含量檢測儀測試鐵素體含量。綜上所述，對于閥體鍛件成形工藝的選擇，應從多角度分析，要結合生產成本與實際生產效率，綜合評估選擇合適鍛造工藝。只有通過這種工藝不斷優化的方式，才能生產出質量合格的閥體鍛件。