阅读说明：本技术 一种法兰锻造工艺 (Flange forging process ) 是由 耿代溪 张玉敬 王海昶 于 2019-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种法兰锻造工艺,属于法兰生产技术领域,其包括以下步骤：步骤S1：切割,将横截面为正方形的长条形坯料切割成多个方坯；步骤S2：加热,将方坯放置于加热炉中加热,使方坯的温度大于再结晶温度并且小于固相线的温度；步骤S3：制圆,将方坯放置于制圆模具内,将方坯锻制成圆柱状的坯料；步骤S4：自由端,利用压力机对加热后的坯料进行镦粗,然后利用冲头对坯料进行冲孔；S5：碾环,将坯料安装于碾环机上进行碾环,扩大坯料的中心孔；步骤S6：退火,将坯料放置于电阻炉中进行退火；步骤S7,车削,利用车床对法兰进行车削。本发明具有提高了锻造的效率的效果。(The invention discloses a flange forging process, which belongs to the technical field of flange production and comprises the following steps: step S1: cutting, namely cutting the strip-shaped blank with the square cross section into a plurality of square blanks; step S2: heating, namely placing the square billet in a heating furnace for heating, so that the temperature of the square billet is higher than the recrystallization temperature and lower than the temperature of a solidus line; step S3: rounding, namely placing a square blank in a rounding die, and forging the square blank into a cylindrical blank; step S4: at the free end, upsetting the heated blank by using a press machine, and then punching the blank by using a punch; s5: ring rolling, namely mounting the blank on a ring rolling machine for ring rolling, and enlarging the central hole of the blank; step S6: annealing, namely placing the blank in a resistance furnace for annealing; and step S7, turning, namely turning the flange by using a lathe. The invention has the effect of improving the forging efficiency.)

一种法兰锻造工艺

技术领域

本发明涉及法兰生产技术领域，更具体地说，它涉及一种法兰锻造工艺。

背景技术

锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。锻造是法兰生产中最为常见的一种方式。

目前，常见的法兰制造工艺，包括以下步骤S1：切割，将坯料从方坯上切割下来；步骤S2：加热，将坯料放置于加热炉中加热，使坯料的温度大于再结晶温度并且小于固相线的温度；步骤S3：自由锻，利用压力机对加热后的坯料进行锻制成圆钢，然后再镦粗，然后利用冲头对坯料进行冲孔；S4：碾环，将坯料安装于碾环机上进行碾环，碾环的同时对坯料的端面侧壁靠近外圆的边缘处施加轴向的压力，使坯料端面侧壁形成法兰颈；步骤S5：退火，将坯料放置于电阻炉中进行退火；步骤S6，车削，利用车床对法兰进行车削，在将方坯锻造呈圆钢时，需要利用压力机方钢的棱角进行多次的锻压，从而使方坯锻制成圆钢，将方坯锻制成圆钢过程中，需要频繁的转动方坯，每次转动后利用压力机进行多次锤压，将方坯的棱角锤平，形成弧面，制得圆钢。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：因为需要频繁的转动方坯，从而需要耗费大量的时间。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种法兰锻造工艺，具有提高锻造生产效率的效果。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种法兰锻造工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：切割，将横截面为正方形的长条形坯料切割成多个方坯；步骤S2：加热，将方坯放置于加热炉中加热，使方坯的温度大于再结晶温度并且小于固相线的温度；步骤S3：制圆，将方坯放置于制圆模具内，将方坯锻制成圆柱状的坯料；步骤S4：自由端，利用压力机对加热后的坯料进行镦粗，然后利用冲头对坯料进行冲孔；S5：碾环，将坯料安装于碾环机上进行碾环，扩大坯料的中心孔；步骤S6：退火，将坯料放置于电阻炉中进行退火；步骤S7，车削，利用车床对法兰进行车削。

通过采用上述技术方案，利用制圆模具实现了方坯的制圆，将方坯放置于制圆模具上，然后利用压力机对于方坯施加压力，使其成型为圆钢，从而不需要多次转动方坯，便实现了圆钢的锻制，简化了操作，节省了时间，从而提高了锻造的效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：于步骤S1中，切割前按照所需的方坯的重量为于步骤S6中合格后法兰重量的1.05倍~1.10倍。

通过采用上述技术方案，因为后续去飞边和粗车过程中，会损耗坯料的材料，所以在切割呈坯料前需要留有加工余量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：于步骤S4中，利用天然气加热炉对坯料进行加热，天然气加热炉的温度为1180℃~1220℃。

通过采用上述技术方案，在该温度下更加便于锻压，提高了锻压的效率。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述制圆模具开设有锻孔，所述锻孔从上至下依次包括方形孔、八边形孔、十六边形孔和圆孔。

通过采用上述技术方案，方坯在压力机的作用下穿过锻孔，方坯依次变形为八边棱柱、十六棱锥，最后成为圆柱，使方坯逐步形变，减小方坯每次形变的形变量，避免形变过量导致方坯断裂。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述八边形孔的夹角与方形孔的侧边平齐，所述十六边形孔的夹角与八边形孔的侧边平齐，所述圆孔为十六边形孔的内切圆。

通过采用上述技术方案，方形孔、八边形孔、十六边形孔和圆孔的面积逐步减小，使方坯穿过锻孔的过程中，从方坯的径向不停的被压缩，消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，增加坯料的机械性能。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述方形孔和八边形孔之间设置有四个第一导向斜面，所述第一导向斜面呈等腰三角形，其顶角抵触于方形孔的棱角处，其两个底角分别位于八边形孔相邻的两个棱角处。

通过采用上述技术方案，利用第一导向斜面为坯料进行导向，并且使方形的坯料逐渐挤压呈八棱柱状，使方坯逐步形变，避免形变速度过快而导致方坯断裂。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述八边形孔和十六边形孔之间设置八个第二导向斜面，所述第二导向斜面呈等腰三角形，其顶角抵触于八边形孔的棱角处，其两个底角分别位于十六边形孔相邻的两个棱角处。

通过采用上述技术方案，利用第二导向斜面为坯料进行导向，并且使八棱柱状的坯料逐渐挤压呈十六棱柱状，使方坯逐步形变，避免形变速度过快而导致方坯断裂。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述十六边形孔和圆孔之间设置十六个第三导向斜面，所述第三导向斜面为呈等腰三角形状的弧面，所述第三导向斜面顶角抵触于十六边形孔的棱角处，其两个底角均位于圆孔的侧壁处。

通过采用上述技术方案，用第三导向斜面为坯料进行导向，并且使十六棱柱状的坯料逐渐挤压呈圆柱状，使坯料逐步形变，避免形变速度过快而导致坯料断裂。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：于步骤S4中，镦粗后对坯料中心处进行锤击，使坯料的中心位置的厚度变薄，然后再对坯料的中心位置进行冲孔。

通过采用上述技术方案，使得冲孔落下的余料的厚度减小，从而达到了减小了余料的重量，提高了原料的利用率，减低的生产成本。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：于步骤S5中碾环分为一次碾环和二次碾环，一次碾环采用立式碾环机，利用立式碾环机扩大坯料的中心孔，二次碾环采用卧式碾环机，对坯料的轴向端面进行碾压。

通过采用上述技术方案，利用一次、二次碾环对工件进行碾环，第一次碾环对工件进行扩孔，第二次碾环对坯料的厚度进行控制，使坯料的端面更加平整，减少后需对法兰端面的加工，方便了后需的加工。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

其一，将方形的坯料锻制成圆柱状时，利用制圆模具实现了方坯的制圆，将方坯放置于制圆模具上，然后利用压力机对于方坯施加压力，使其成型为圆钢，从而不需要多次转动方坯，便实现了圆钢的锻造，简化了操作，节省了时间，提供了锻造的效率；

其二，制圆模具开设有锻孔，锻孔从上至下依次包括方形孔、八边形孔、十六边形孔和圆孔，方坯在压力机的压力下穿过锻孔，方坯逐步一次变形为八边棱柱、十六棱锥，最后成为圆柱，使方坯逐步形变，减小方坯每次形变的形变量，避免形变过量导致方坯断裂；

其三，碾环分为一次碾环和二次碾环，利用一次、二次碾环对工件进行碾环，第一次碾环对工件进行扩孔，第二次碾环对坯料的厚度进行控制，使坯料的端面更加平整，减少后需对法兰端面的加工，方便了后需的加工。

附图说明

图1为本实施例的步骤示意图；

图2为本实施例用于展示制圆模具的结构示意图；

图3为本实施例用于展示锻孔的剖面图。

附图标记：100、制圆模具；101、锻孔；102、方形孔；103、八边形孔；104、十六边形孔；105、圆孔；106、第一导向斜面；107、第二导向斜面；108、第三导向斜面；109、取料口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：如图1所示，为本发明公开的一种法兰锻造工艺，步骤S1：切割，利用带锯床对横截面为正方形的长条形坯料进行切割，切割成多个方坯。每个方坯的重量为合格法兰重量的1.05倍~1.10倍。可以通过密度、质量和体积的关系公式，将所需的重量换算呈所需的方坯的体积，然后在通过方坯的截面积，计算所需方坯的长度，通过按照长短进行切割所需质量的方坯。

步骤S2: 加热，将方坯放置于天然气炉中进行加热，天然气加热炉的温度为1180℃~1220℃，使方坯的温度大于再结晶温度并且小于固相线的温度。

步骤S3: 制圆，将方坯放置于制圆模具100（参见图2）内，将方形的坯料锻制成圆柱状的坯料。

步骤S4: 自由端，利用夹杆锤对的制圆后的坯料进行镦粗。利用夹杆锤对坯料施加轴向的压力，使其直径变大，轴向长度变小。镦粗后利用空气锤对坯料中心处进行锤击，使坯料的中心位置的厚度变薄，然后利用冲头对坯料的中心位置进行冲孔。使得冲孔落下的余料的厚度更薄，从而减小余料的重量，提高了原料的利用率，降低了生产成本。

步骤S5：碾环，碾环分为一次碾环和二次碾环，一次碾环采用立式碾环机，利用立式碾环机扩大工件的中心孔，因为扩孔过程中对内孔壁和外壁的挤压，使坯料轴向端面形成凸起。二次碾环采用卧式碾环机，对坯料的端面进行碾压，使坯料的端面更加平整，将一次碾环时法兰端面留下的凸起碾平，方便了后需的加工。

步骤S6：退火，将坯料放置于电阻炉，对坯料进行球化退火。球化退火会获得类似粒状珠光体的球化组织，球化组织不仅比片状组织有更好的塑性和韧性，而且硬度稍低。在切削加工具有球化组织的工件时，刀具避免切割硬而脆的渗碳体，而在软的铁素体中通过，因而延长了刀具的使用寿命，提高了钢的切削加工性从而降低硬度，改善切削加工性能。

步骤S7：车削，利用车床对法兰进行车削。

如图2和图3所示，制圆模具100安装于电液锤的工作台上，制圆模具100上端面开设有锻孔101，锻孔101为通孔，锻孔101从上至下依次包括方形孔102、八边形孔103、十六边形孔104和圆孔105。八边形孔103的夹角与方形孔102的侧边平齐，十六边形孔104的夹角与八边形孔103的侧边平齐，圆孔105为十六边形孔104的内切圆。将方坯放置于方形孔102处，在电液锤对方坯施加竖直向下的压力，使方坯穿过锻孔101。方坯穿过锻孔101过程中，方坯逐步依次变形为八边棱柱、十六棱锥，最后成为圆柱。制圆模具100底部开设有水平设置的取料口109，取料口109与圆孔105连通，取料口109宽度大于圆孔的直径，用于将圆柱形坯料从制圆模具100中取出。

如图3所示，方形孔102和八边形孔103之间固定连接有四个第一导向斜面106，第一导向斜面106呈等腰三角形，其顶角抵触于方形孔102的棱角处，其两个底角分别位于八边形孔103相邻的两个棱角处。八边形孔103和十六边形孔104之间固定连接有八个第二导向斜面107，第二导向斜面107呈等腰三角形，其顶角抵触于八边形孔103的棱角处，其两个底角分别位于十六边形孔104相邻的两个棱角处。十六边形孔104和圆孔105之间设置第三导向斜面108。第三导向斜面108呈等腰三角形状的弧面，第三导向斜面108顶角抵触于十六边形孔104的棱角处，其两个底角均位于圆孔105的侧壁处。利用第一导向斜面106、第二导向斜面107和第三导向斜面108为坯料进行导向，并且使方形的坯料逐渐挤压呈圆柱状，使坯料逐步形变，避免坯料形变速度过快而导致坯料断裂。

本实施例的具体工作原理：利用制圆模具实现了方坯的制圆，将方坯放置于制圆模具上，然后利用压力机对于方坯施加压力，使其成型为圆钢，从而不需要多次转动方坯，便实现了圆钢的锻造，简化了操作，节省了时间，提供了锻造的效率。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。