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阀体的锻件成形工艺方案分析和铁素体含量的检测

阀体的锻件成形工艺方案分析和铁素体含量的检测

阀体是石油钻采领域常用的零部件,产品结构复杂,锻造难度大,产品质量要求高。本文通过自由锻设备并结合工具和工装,分析多种工艺方案,选择合适的阀体锻件成形工艺。 阀体是石油机械阀门中的一个主要零部件,根据压力等级有不同的成形方法,例如:铸造、锻造等。阀体的材质根据不同的工艺介质,选用不同的材料,常用材质有:铸铁、铸钢、不锈钢、合金结构钢等。阀体锻造分为压机模锻和锻锤自由锻,本文主要介绍产品通过自由锻成形,分析比较多种工艺方案,*终给出一种*合适的阀体锻件成形工艺。用钢锭锻造锻件,就必须考虑锻造比,阀体锻坯基本锻造过程分为锻比控制和锻坯成形。根据锻造设备的锻造能力及锻件材质尺寸选取6t电液锤,加热设备选取天然气炉,锻件材料始锻温度为1180℃,终锻温度为850℃,锻后冷却方式为坑冷。

关于工艺方案:由于锻件形状复杂,整体锻造难度大,根据该零件的特点,工艺人员对其成形可行性进行了分析,研究制定出三种阀体锻造成形工艺方案。

1、方案一

直接锻造成方块毛坯,尺寸为492mm×657mm×915mm,经过锻后冷却,在锻坯上画线,*后在锯床上锯角。

2、方案二

先锻造成过渡方块毛坯,锻方截面为510mm×690mm,保证中间方块关键尺寸,用小圆棒在方坯两端进行压痕,以压痕位置为基准用剁刀进行人工分料,然后进行压肩拔长,再将锻坯放在阀体模具上进行表面整形,随后再将阀体两端面进行平整,*终毛坯成形为三段方体。

3、方案三

将毛坯锻造成圆柱状,截面圆直径为φ480mm,然后将毛坯上部和底部分别套上模具圈,沿锻坯轴线方向镦粗,当中间锻方满足工艺尺寸后,再将锻坯与模具圈横向放置在锤砧上,锻造毛坯偏心结构。*后,将两端模具圈撤掉,对毛坯进行平整处理,确保锻件的工艺尺寸和表面质量满足要求。

4、工艺对比分析

⑴方案一中阀体锻造工艺下料重量为2430kg,锻造火次为两火次;方案二中阀体锻造工艺下料重量为2335kg,锻造火次为三火次;方案三中阀体锻造工艺下料重量为2030kg,锻造火次为三火次。

⑵方案一是将坯料整体锻造为方块毛坯,方案二锻造过程中为了便于人工分料,防止两头端部出现凹心,增加了锻坯两端余量。这两种方案设计的阀体在后续进行机械加工过程中,均存在加工余量大的现象,而且锻造流线被切断,降低了零件使用寿命,使得产品质量无法得到保证。

⑶方案一中锻造后通过锯床锯掉两个余料,重量轻,利用价值不高,只能作为废料处理,同时使用锯床增加了锯条损耗,而且加一道工序,就多一重质量控制风险,如存在锯角过程中将产品锯废的可能。方案二在锻造过程中有人工分料工序,在分料位置余块大,而且剁刀切口面不一定整齐,使该位置易产生折叠。

  试验证明,方案一锻造工艺虽然简单,但锻造余量大,而且材料利用率低,有两道生产工序,生产周期长,质量控制风险大。方案二为了便于人工分料,增加了锻坯余量,同时分料位置容易产生裂纹,锻坯质量控制难度大。方案三的成形方法具有经济快速的优点,锻坯结构更接近于零件结构,提高了原材料的利用率,锻造过程中采取套圈工艺,生产节奏快,产品质量得到了有效保证。对比前两种工艺方案,很显然方案三是满足要求的合适工艺方案。

  阀体在石油化工中承载着重要作用,锻造工艺对其成型后铁素体含量也有直接决定关系。而铁素体含量高低决定了阀体的韧性、强度、耐腐蚀以及耐高温等各种机械性能。所以铁素体含量分析是特殊用途阀体成型后重要的一项测试。目前行业里面如苏州中核苏阀、昆山阿法拉阀、上海开维喜阀门、浙江方正阀门等诸多阀门企业均采用便携式铁素体含量检测仪测试铁素体含量。综上所述,对于阀体锻件成形工艺的选择,应从多角度分析,要结合生产成本与实际生产效率,综合评估选择合适锻造工艺。只有通过这种工艺不断优化的方式,才能生产出质量合格的阀体锻件。

 


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