一种DN20～DN125铜镍合金BFe30-1-1法兰的开放式加工方法与流程

本发明涉及加工制造方法技术领域，具体说的是一种dn20～dn125铜镍合金bfe30-1-1法兰的开放式加工方法。

背景技术：

铜镍合金以其优良的耐腐蚀性能、抗海生物污损及其它综合性能，在国内外造船行业化工行业和海洋工程中被大量采用，其中bfe30-1-1作为一种高合金化的铜镍合金材料广泛用于制作法兰接头等管路附件。

发明专利cn201410613167.5《高颈法兰模锻成型加工方法》介绍了一种通过使用锻造机和工业机器人来降低锻造工人劳动强度和锻造效率的不锈钢法兰精密模锻加工方法。但是针对中小规格且具有特殊用途的船用铜镍合金bfe30-1-1法兰的成型方法及成型模具上述专利均为涉及。目前，我所中小规格bfe30-1-1法兰多采用锻造后机加工工艺，具体工艺为根据法兰外形尺寸锻造相应规格的法兰棒坯然后进行机加工；棒坯机加工成型法兰，材料利用率低，生产成本较高。为了满足生产需求现急需一种能够先进的成型方法来提高生产效率，降低成本。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种dn20～dn125铜镍合金bfe30-1-1法兰的开放式加工方法，改变原有的铜镍合金bfe30-1-1法兰加工方式，设计一种开放式法兰成型模具，大大提高铜镍合金bfe30-1-1法兰产品原材料利用率，降低材料成本。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种dn20～dn125铜镍合金bfe30-1-1法兰的开放式加工方法，包括以下步骤：

步骤一、模具安装

根据法兰净尺寸加上机加工余量，选取匹配的开放式法兰模具平放在空气锻锤设备操作平台上，开放式法兰模具具有一个通孔型模腔，模腔由相连通的上模腔和下模腔组成，上模腔和下模腔均为环形，上模腔的尺寸大于下模腔尺寸；

步骤二、成型前准备

根据法兰净尺寸加上机加工余量，换算出所需料段体积，选取铜镍合金bfe30-1-1圆铸锭或棒材，按照要求料段体积对应的长度及重量，在锯床上切出相应的料段，将料段加热，加热温度为980℃±10℃，得到坯料；

步骤三、模锻成型

将加热好的坯料采用自由锻的方式锻成与上模腔相匹配的圆饼状，然后放入开放式模具型腔内，再利空气锻锤进行模锻，将坯料锻入下模腔内，锻造比不小于3；模锻完成后，在空气锻锤上翻转模具利用冲头进行冲孔，再次翻转模具，在空气锻锤上利用冲头进行落料，坯料冲孔落料后，在空气锻锤上借助于锤头进行上下平面的平整，平整完后将翻转借助专用工装在压机上将法兰坯料从模腔内退出；

步骤四、锻后热处理

锻造完成后的坯料进行热处理，电炉或天然气炉加热退火温度为650℃±10℃，保温1-2小时后出炉空冷；

步骤五、机加工

将热处理后的坯料按技术要求尺寸和表面粗糙度进行机加工，得到法兰管件。

步骤二中的加热方式为电炉或天然气炉加热，或者到温装炉或随炉升温，采用到温装炉时，坯料的保温时间不低于1小时；采用随炉升温时，坯料保温时间为30～45分钟。

本发明有益效果是：

采用本发明所述的开放式铜镍合金bfe30-1-1法兰成型方法，法兰由棒坯机加工改为模锻成型后机加工，由于锻模模腔的限制作用，模锻成型法兰有利于法兰坯料在膜腔内规则的填充和流动，有利于锻造流线的形成锻件的显微组织分布更加合理；同时采用开放式模锻生产法兰尺寸精度高，机加工余量小。

本发明所述开放式铜镍合金bfe30-1-1法兰成型方法，法兰由棒坯机加工改为开放式模具内模锻成型后机加工，所用原材料大幅减少，以q/725-1123-2000标准中dn20～dn125法兰进行制作，单件下料规格减小，原材料利用率提高为45-52%。

附图说明

图1为铜镍合金bfe30-1-1法兰产品结构示意图

图2为本发明开放式法兰模具结构示意图；

图3为本发明冲头结构示意图；

图4为本发明坯料放入模腔结构示意图；

图5为本发明开放式模具模锻坯料示意图；

图6为本发明开放式模具冲孔示意图；

图7为本发明开放式模具冲孔落料示意图；

图8为本发明整形示意图。

图中：1、上模腔，2、下膜腔。

具体实施方式

本发明所述的铜镍合金bfe30-1-1法兰产品示意图如图1所示。

本发明适用于加工制造dn20～dn125规格的bfe30-1-1法兰。本发明设计的开放式法兰成型模具如图2～图3所示。

所述的开放式铜镍合金bfe30-1-1法兰成型模具成型方法如下：

（1）模具安装

根据待制的法兰净尺寸加上机加工余量，选取匹配的开放式法兰模具平放在空气锻锤设备操作平台上，开放式法兰模具具有一个通孔型模腔，模腔由相连通的上模腔和下模腔组成，上模腔和下模腔均为环形，上模腔的尺寸大于下模腔尺寸。

模腔总深度为法兰总高度加机加工余量，上模腔的直径为法兰外径直径加机加工余量，下模腔的直径为法兰颈部直径加机加工余量，上模腔深度大于法兰盘厚度，下模腔深度大于法兰盘颈部厚度。

（2）成型前准备

根据待制的法兰净尺寸加上机加工余量，换算出所需料段体积，选取铜镍合金bfe30-1-1圆铸锭或棒材，按照要求料段体积对应的长度及重量，在锯床上切出相应的料段，每种规格法兰对应一定尺寸及重量作为成型铜镍合金bfe30-1-1法兰管件的坯料，本发明可制作的法兰规格为dn20～dn125,具体坯料尺寸与成型法兰对应关系见下表1所示。将下好的坯料用电炉或天然气炉加热，加热温度980℃±10℃。坯料可以到温装炉或随炉升温，采用到温装炉时，坯料的保温时间不低于1小时；采用随炉升温时，坯料保温时间30～45分钟。

表1坯料尺寸与法兰公称尺寸对照表

（3）模锻成型

将加热好的法兰坯料采用自由锻的方式锻成与开放式模具上模腔尺寸相匹配的圆饼状，然后放入开放式模具型腔内，模锻过程如图4～图7所示。

坯料放入开放式模具以后，在空气锤的锤打下进行模锻，进行几次锤打之后如图5所示。成型过程中工人依据坯料尺寸和锻模尺寸在保证锻造比不小于3的情况下根据经验进行操作。

模锻完成后，在空气锻锤上翻转模具利用冲头进行冲孔，如图6所示。

再次翻转模具，在空气锻锤上利用冲头进行落料，如图7所示。

坯料冲孔落料后，在空气锻锤上借助于锤头进行上下平面的平整，如图8所示。不同规格的法兰冲孔芯杆的尺寸不一样，要满足冲头冲完之后，坯料内径为法兰内径减机加工余量，冲ii型dn80冲头大端直径为φ85小端直径为φ78高度65。

（4）、锻后热处理

锻造完成后的坯料应进行热处理，电炉或天然气炉加热退火温度为650℃±10℃，保温1-2小时后出炉空冷，最优保温时间为1.5小时。

（5）、机加工

将模锻成型的坯料按技术要求尺寸和表面粗糙度进行机加工，成为满足要求的法兰管件。

实施例1

本发明已应用于q/725-1123-2000中ii型dn80铜镍合金bfe30-1-1法兰。采用开放式法兰成型模具模锻成型，单件法兰下料规格从φ200*46mm变为φ100*122mm，单件重量从12.86kg减少为8.5kg，原材料利用率从之前的30.5%，提高为46.2%。

实施例2

本发明已应用于q/725-1123-2000中iii型dn100铜镍合金bfe30-1-1法兰。

用开放式法兰成型模具模锻成型的铜镍合金bfe30-1-1法兰，单件下料规格从φ255*47mm变为φ100*172mm，单件重量从21.35kg减少为12.02kg，下料重量减少43.7%,原材料利用率从之前的28.1%提高为50%。