一种Y型三通多向模锻工艺及模具的制作方法

本发明涉及生产制造大型火力电站y型三通锻件技术领域，尤其是y型三通多向模锻工艺及模具。

背景技术：

y型三通是电站锅炉主体重要的管道件，用于传送、分流高温高压水蒸气，因此对管道强度、中高温蠕变性能要求较高。因此y型三通除了使用特种材料外，对其加工方式也做了进一步要求。一般电站用y型三通重达数吨(以dn800为例，重达4吨左右)，原生产方式是用三个管道进行焊接，焊接接口强度问题对管道的长期使用造成安全隐患。近年出现了使用大型液压机的自由锻+机加工的方法可以整体锻出y型三通，因此避免焊接工序，极大增强了产品强度。由于产品吨位过大，整体锻制y型三通只能使用自由锻的方式生产，这种工艺虽能够满足产品强度及整体性要求，但材料利用率在20％～30％之间(如4吨产品需投料18吨以上)，造成了材料的很大浪费，生产成本很高。而且单件产品的生产周期在50天左右(含采购原材料)，时间成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种提高生产效率和材料利用率的y型三通多向模锻工艺及模具。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：

本发明的y型三通多向模锻工艺包括以下步骤：

a.提供钢锭，将钢锭加热至始锻温度，然后在自由锻压力机上切料头料尾并将钢锭自由锻打成锻棒；

b.模具组装后预热，放入压力机的成形仓，其中，模具包括相互对称的左模和右模，左模和右模之间形成模具型腔，所述模具型腔包括主型腔、左斜支型腔和右斜支型腔，所述模具型腔的内面与y型三通的外结构相适应，所述左斜支型腔和右斜支型腔内均设有嵌块；

c.所述锻棒重新加热后插入到所述主型腔内，然后压力机的冲头挤压锻棒，随着挤压进行，锻棒与模具型腔的分支点最先接触，随后向左斜支型腔和右斜支型腔变形流动，当锻棒接触到嵌块之后，锻棒的坯料包裹嵌块继续流动，锻棒与冲头和嵌块相互挤压的位置处形成凹孔，冲头下压至设计行程时变形完成，锻棒形成y型三通锻件；

d.压力机卸载后，将模具顶出成形仓，冷却后开模取出y型三通锻件并进行锻后热处理；

e.对y型三通锻件进行钻孔，然后对y型三通锻件进行镗孔和车铣后期机加工。

本发明所述始锻温度为1150℃～1230℃，所述压力机为万吨模锻液压机。

本发明所述压力机冲压前模具型腔内面喷涂润滑剂。

本发明在所述步骤c中，冲压变形完成后根据实际需要将冲头替换为扩孔冲头，通过扩孔冲头对y型三通锻件的凹孔进行扩孔。

本发明还提供一种y型三通多向模锻模具，用于上述的y型三通多向模锻工艺，所述模具包括相互对称的左模和右模，左模和右模之间形成模具型腔，所述模具型腔包括主型腔、左斜支型腔和右斜支型腔，所述模具型腔的内面与y型三通的外结构相适应，所述左斜支型腔和右斜支型腔内均设有嵌块。

本发明所述嵌块由所述左模和右模夹紧固定，所述嵌块的挤压端深入到对应的左斜支型腔或右斜支型腔内。

本发明的y型三通多向模锻工艺及模具的有益效果是：本发明的y型三通多向模锻工艺取代了通用的的自由锻方法制造大型y型三通，原始的自由锻过程通常需长达24小时(三个班次)的锻造过程，包括至少8次重新加热，而本发明使用的模锻方法锻造过程仅需数分钟，只需一火成形，比之自由锻过程节省时间近一天时间，同时节省了大量能源，材料利用率由20～30％提高到80％以上，由于锻造流线完整，产品使用强度和抗腐蚀强度得到增加。对于后期热处理和机加工，自由锻方式需热处理、锯料、镗孔、粗车等工序至少23天，模锻方式生产的制品由于与最终产品尺寸接近，以上工序只需10天。本发明的y型三通多向模锻工艺在保证锻件整体性的前提下，提高了材料利用率、强度、加工效率，材料利用率达到80％左右(如4吨产品仅需投料5～6吨)，总生产周期可至少缩短26％。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的y型三通的结构示意图；

图2是图1中的y型三通的a-a向剖视图；

图3是本发明的模具结构示意图；

图4是本发明的模具使用状态示意图。

其中：y型三通1、模具2、锻棒3、嵌块4、冲头5、固定装置6。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-4所示，本实施例的y型三通多向模锻工艺包括以下步骤：

a.提供钢锭，将钢锭加热至始锻温度，然后在自由锻压力机上切料头料尾并将钢锭自由锻打成锻棒3，其中，钢锭可以采用浇铸工艺制成，即让钢水经盛钢包注入铸模凝固形成钢锭，也可以直接订购钢锭，加工时先将钢锭加热至始锻温度，始锻温度为1150℃～1230℃，然后在自由锻压力机上切料头料尾并将钢锭自由锻打成锻棒3，对于大型钢锭，不可直接锻造，要按照一定的锻造比制成锻棒3，愈合内部空洞和改善晶粒组织后才能进行最终锻造；

b.模具2组装后预热，放入压力机的成形仓，成形仓具有装夹结构，模具2通过装夹结构固定，压力机为万吨模锻液压机，该模锻液压机是通过强大的压力作用，使性能普通的金属材料在模具2内流动，细化内部晶粒，实现大型模锻件的整体精密成形，其中，模具2包括相互对称的左模和右模，左模和右模之间形成模具型腔，模具型腔包括主型腔、左斜支型腔和右斜支型腔，模具型腔的内面与y型三通1的外结构相适应，左斜支型腔和右斜支型腔内均设有嵌块4；

c.锻棒3重新加热后插入到主型腔内，然后压力机的冲头5挤压锻棒3，随着挤压进行锻棒3与模具型腔的分支点最先接触，随后向左斜支型腔和右斜支型腔变形流动，当锻棒3接触到嵌块4之后，锻棒3的坯料包裹嵌块4继续流动，锻棒3与冲头5和嵌块4相互挤压的位置处形成凹孔，冲头5下压至设计行程时变形完成，锻棒3形成y型三通锻件，压力机可通过大的压力和长的保压时间来改善变形材料的致密度，用细化材料晶粒来提高锻棒3的综合性能，提高锻棒3的变形均匀性，可节约材料，达到机加工量少或近净型目标，压力机冲压前模具型腔内面喷涂润滑剂；

d.压力机卸载后，将模具2顶出成形仓，冷却后开模取出y型三通锻件并进行锻后热处理，进一步提高y型三通锻件的机械性能，消除残余应力，改善锻棒3的切削加工性；

e.对y型三通锻件进行钻孔，然后对y型三通锻件进行镗孔和车铣后期机加工。

如果需要制造的y型三通1为大型管件，则在步骤c中，冲压变形完成后将冲头5替换为扩孔冲头，通过扩孔冲头对y型三通锻件的凹孔进行扩孔，以扩大y型三通锻件的孔径并提高精度和降低表面粗糙度值，同时提高材料利用率，扩孔可达到的尺寸公差等级为it11～it10,表面粗糙度值为ra12.5～6.3μm。

本实施例的y型三通多向模锻工艺取代了通用的的自由锻方法制造大型y型三通1，原始的自由锻过程通常需长达24小时三个班次的锻造过程，包括至少8次重新加热，而本实施例使用的模锻方法锻造过程仅需数分钟，只需一火成形，比之自由锻过程节省时间近一天时间，同时节省了大量能源，材料利用率由20～30％提高到80％以上，由于锻造流线完整，产品使用强度和抗腐蚀强度得到增加。对于后期热处理和机加工，自由锻方式需热处理、锯料、镗孔、粗车等工序至少23天，模锻方式生产的制品由于与最终产品尺寸接近，以上工序只需10天。本实施例的y型三通多向模锻工艺在保证锻件整体性的前提下，提高了材料利用率、强度、加工效率，材料利用率达到80％左右(如4吨产品仅需投料5～6吨)，总生产周期可至少缩短26％。

本实施例还提供一种y型三通多向模锻模具，用于上述的y型三通多向模锻工艺，该模具2包括相互对称的左模和右模，左模和右模之间形成模具型腔，模具型腔包括主型腔、左斜支型腔和右斜支型腔，模具型腔的内面与y型三通1的外结构相适应，左斜支型腔和右斜支型腔内均设有嵌块4。嵌块4由左模和右模夹紧固定，嵌块4的挤压端深入到对应的左斜支型腔或右斜支型腔内，嵌块4的挤压端与y型三通1斜支端的孔内结构相适应。

本实施例中的y型三通多向模锻模具的外围还设有固定装置6，固定装置6用于将左模和右模夹紧固定，使得模具更加牢固地固定在成形仓内。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。