石油钻采用防喷器本体的自由锻造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械设备制造技术领域，涉及一种石油钻采用防喷器本体的自由锻造 方法。
【背景技术】
[0002] 防喷器本体的形状如图1，防喷器本体趋向采用整体锻造，其中部呈不对称方形， 两端头为法兰结构，产品质量要求高，锻造难度大。
[0003] 现有的制造方式有两种，一是分体锻造，先将中间锻成方形，另外将两端头分别锻 成法兰，然后组焊在一起，费工费时；二是整体锻造为方块，但是加工余量大，材料浪费巨 大，锻造流线不完整，整体质量不佳，质量无法得到提升。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种石油钻采用防喷器本体的自由锻造方法，解决了现有技 术中工艺不合理，组合制作方式费工费时，而整体锻造加工余量大，材料浪费巨大的问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种石油钻采用防喷器本体的锻造方法，包括以下 步骤：
[0006] 步骤1、编制锻造工艺锻件图
[0007] 锻件图设计为中间为长方体，两端为法兰盘形状；
[0008] 步骤2、计算锻件重量、下料；
[0009] 步骤3、确定下料规格；
[0010] 步骤4、确定锻造设备、加热设备、锻造温度范围；
[0011] 步骤5、确定锻造火次、锻后冷却方式；
[0012] 步骤6、实施锻造
[0013] 6. 1)下料；
[0014] 6.2)加热：高温入炉，加热到1180°〇±51：保温2.5小时，再出炉进行锻造，当温 度低于终锻温度850°C±5°C时，必须停锻，入炉重新加热方可出炉进行锻造；
[0015]6. 3)坯料出炉，垂直置于下站，轻镦一下使氧化皮脱落；沿轴线方向拔长锻方，锻 后为长方体还料；
[0016]6. 4)采用铆镦法，使两头出现鼓肚；
[0017] 6. 5)平表面，用小圆钢压痕，保证中间方块长度尺寸；
[0018] 6. 6)入炉重新加热到1180°C±5°C保温1. 5~2小时出炉，以压痕位置，拔长一 端，锻到法兰盘直径尺寸，用卡子压法兰脖子；
[0019] 6. 7)重新加热到1180°C±5°C保温1. 5~2小时出炉，锻另一头法兰盘，
[0020] 6. 8)修正，平整各个端面；
[0021] 6. 9)冷却，即成。
[0022] 本发明的有益效果是，利用简单的辅助工具，采用独特的工艺方法进行锻造加工， 工艺合理，所制备的防喷器本体，锻件沿成品外形成形，能够保持锻件的完整流线；其力学 性能指标优于方块进行机械加工件；节省原材料，降低成本、提高质量。
【附图说明】
[0023] 图1是防喷器本体成品沿长轴方向截面结构示意图；
[0024] 图2是防喷器本体成品沿短轴方向截面结构示意图；
[0025] 图3是本发明方法采用的制坯拔长锻方示意图；
[0026] 图4是本发明方法采用的铆镦法锻造过程示意图；
[0027] 图5是本发明方法采用的圆钢压痕示意图；
[0028] 图6是本发明方法采用的用卡子压法兰脖子示意图；
[0029] 图7是本发明方法得到的锻件成品长轴方向截面示意图；
[0030] 图8是本发明方法得到的锻件成品短轴方向截面示意图。
[0031] 图中，1.防喷器本体，2.长方体坯料，3.鼓肚坯料，4.压痕坯料。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0033] 参照图1，石油钻采用的防喷器本体1所用材料为35CrMo,需要进行锻造工艺设 计，锻成对称的中间方形两头为法兰形状的整体本体锻件。现有技术制备方法主要包括，编 制锻造工艺锻件图、锻造工序工步图、选择锻造工艺参数：下料规格、重量、锻造温度、设备、 冷却、锻后处理等；设计必要的锻造辅助工装，改进操作机钳口，保证锻造顺利进行，满足锻 造工艺要求。
[0034] 本发明的石油钻采用防喷器本体的锻造方法，包括以下步骤：
[0035] 步骤1、编制锻造工艺锻件图
[0036] 参照图1、图2,根据零件形状，锻件图设计为中间为长方体，长为L1，宽为L2,两端 为法兰盘形状；适当加大余量和公差，以确保各部分加工余量。
[0037] 步骤2、计算锻件重量、下料
[0038] 根据锻造工艺锻件图计算锻件重量，即利用密度乘以体积得到，并考虑锻件的不 平度及法兰槽的出模斜度。实施例综合考虑计算出锻件重量为220公斤，另外，考虑到火耗 及火次，实际下料重量为235公斤。
[0039] 步骤3、确定下料规格
[0040] 根据法兰盘尺寸在保证锻出的情况下，考虑锻造比的要求并结合锻造厂现有锻料 的情况，料规格选取为<P300圆钢（此时锻造比为1.56)才能满足要求。
[0041] 步骤4、确定锻造设备、加热设备、锻造温度范围
[0042] 根据锻造设备的锻造能力，选取3吨电液锤。
[0043] 加热设备选取燃气室式炉。
[0044] 根据锻件材料为35CrM〇,确定始锻温度为1180°C±5°C，终锻温度为850°C±5°C。
[0045] 步骤5、确定锻造火次、锻后冷却方式
[0046] 根据锻造工艺锻件图，考虑到零件的复杂程度和变形过程，选取锻造火次为3火 次；
[0047] 根据锻件材料35CrMo采用圆钢形状和散热面积，锻后冷却采用堆冷；如果原材料 采用钢锭，就必须进行锻后控制冷却、以及去氢处理。
[0048] 步骤6、实施锻造
[0049] 6. 1)下料：锯床锯切下料Cp300X422;
[0050] 6.2)加热：高温入炉，加热到1180°〇±5°〇保温2.5小时，再出炉进行锻造，当温 度低于终锻温度850°C±5°C时，必须停锻，入炉重新加热方可出炉进行锻造。
[0051] 6. 3)坯料出炉，垂直置于下砧，轻镦一下使氧化皮脱落；沿轴线方向拔长锻方，锻 后尺寸为220X305X445,如图3的长方体坯料2 ;
[0052] 6. 4)采用铆镦法，使两头出现鼓肚，得到鼓肚坯料3 ;
[0053]铆镦法是将坯料倾斜15°±0. 5°，轻镦1-2下，然后旋转坯料再轻镦1-2下，转 动5-6次使一个圆周全部镦到；重新加大打击力度再镦1-2圈，最后平整一下中间侧平面， 不再进行两面端面平整，保留鼓肚，以便平衡锻两头法兰时出现的凹心，如图4 ;
[0054] 6. 5)平表面，用小圆钢压痕，保证中间方块长度尺寸，得到压痕还料4,如图5;
[0055] 6. 6)将压痕坯料4入炉重新加热到1180°C±5°C保温1. 5~2小时出炉，以压痕 位置，拔长一端，锻到法兰盘直径尺寸，用卡子压法兰脖子，为保证各部分尺寸，法兰脖子应 该给予较大的余量和公差，如图6 ;
[0056] 6. 7)重新加热到1180°C±5°C保温1. 5~2小时出炉，锻另一头法兰盘，
[0057] 由于一端已经成型，不利于操作机夹持，强行锻造由于夹持部位过小，在锻造时会 使锻件脱落或打飞造成安全隐患，为此对操作机夹持钳口进行改造，焊接了一个小曲拐和 增加了一个防翘套，使钳口增长，有利于钳口夹持毛坯中部，即有利于锻造，又消除了安全 隐患；
[0058] 6. 8)修正，平整各个端面，直至满足工艺设计要求，实施例各部分尺寸的修正如图 7、图 8 ;
[0059] 6. 9)冷却，采用堆冷形式，即成。
【主权项】
1. 一种石油钻采用防喷器本体的自由锻造方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1、编制锻造工艺锻件图 锻件图设计为中间为长方体，两端为法兰盘形状； 步骤2、计算锻件重量、下料； 步骤3、确定下料规格； 步骤4、确定锻造设备、加热设备、锻造温度范围； 步骤5、确定锻造火次、锻后冷却方式； 步骤6、实施锻造 6. 1)下料； 6.2)加热：高温入炉，加热到1180°C±5°C保温2. 5小时，再出炉进行锻造，当温度低 于终锻温度850°C±5°C时，必须停锻，入炉重新加热方可出炉进行锻造； 6. 3)坯料出炉，垂直置于下砧，轻镦一下使氧化皮脱落；沿轴线方向拔长锻方，锻后为 长方体坯料； 6. 4)采用铆镦法，使两头出现鼓肚； 6. 5)平表面，用小圆钢压痕，保证中间方块长度尺寸； 6. 6)入炉重新加热到1180°C±5°C保温1. 5~2小时出炉，以压痕位置，拔长一端，锻 到法兰盘直径尺寸，用卡子压法兰脖子； 6. 7)重新加热到1180°C±5°C保温1. 5~2小时出炉，锻另一头法兰盘， 6.8)修正，平整各个端面； 6. 9)冷却，S卩成。
2. 根据权利要求1所述的石油钻采用防喷器本体的自由锻造方法，其特征在于：所述 的步骤2中，锻件重量需要考虑锻件的不平度及法兰槽的出模斜度，并考虑火耗及火次。
3. 根据权利要求1所述的石油钻采用防喷器本体的自由锻造方法，其特征在于： 所述的步骤4中，根据锻件材料为35CrM〇,确定始锻温度为1180°C±5°C，终锻温度为 850°C±5°C。
4. 根据权利要求1所述的石油钻采用防喷器本体的自由锻造方法，其特征在于：所述 的步骤5中，选取锻造火次为3火次；根据锻件材料35CrMo采用圆钢形状和散热面积，锻后 冷却采用堆冷；或者原材料采用钢锭，就必须进行锻后控制冷却、以及去氢处理。
5. 根据权利要求1所述的石油钻采用防喷器本体的自由锻造方法，其特征在于：所述 的步骤6.4)中，铆镦法是将坯料倾斜15 ° ± 0. 5 °，轻镦1-2下，然后旋转坯料再轻镦1-2 下，转动5-6次使一个圆周全部镦到；重新加大打击力度再镦1-2圈，最后平整一下中间侧 平面，不再进行两面端面平整，保留鼓肚。
【专利摘要】本发明公开了一种石油钻采用防喷器本体的锻造方法，步骤包括：步骤1、编制锻造工艺锻件图；步骤2、计算锻件重量、下料；步骤3、确定下料规格；步骤4、确定锻造设备、加热设备、锻造温度范围；步骤5、确定锻造火次、锻后冷却方式；步骤6、实施锻造：下料；高温入炉，再出炉进行锻造；坯料出炉，垂直置于下砧，轻镦一下使氧化皮脱落；沿轴线方向拔长锻方，锻后为长方体坯料；采用铆镦法，使两头出现鼓肚；平表面，用小圆钢压痕；入炉重新加热，以压痕位置，拔长一端，锻到法兰盘直径尺寸，用卡子压法兰脖子；重新加热锻另一头法兰盘；修正；冷却，即成。本发明的方法，保证了锻件的完整流线，降低成本，质量提高。
【IPC分类】B21J5-06
【公开号】CN104690199
【申请号】CN201510114524
【发明人】李伟阳, 王德一, 孟瑞斌, 王高社, 左淼, 康海鹏
【申请人】宝鸡石油机械有限责任公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月16日