一种大型斜三通模锻生产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斜三通锻件技术领域，尤其是大型斜三通模锻生产工艺及模具。

背景技术：

大型斜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。因此大型斜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。一般电站用大型斜三通尺寸多为dn500～dn1100(以dn850，长度1900mm为例，锻重达6.5吨以上),原生产方式是用两个管道进行焊接，焊接接口强度问题对管道的长期使用造成安全隐患，这限制了产品的使用强度，同时对焊接质量要求很高。近几年用整体自由锻方式生产大型斜三通，由此避免了焊接工序，极大增强了产品强度。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，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，时间成本高。我司致力于大型锻件模锻技术的研发生产，提出了一种模锻技术生产大型斜三通。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。材料利用率提高到80％左右。总生产周期可至少减少26％。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种提高生产效率和材料利用率的大型斜三通模锻生产工艺及模具。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：

本发明的大型斜三通模锻生产工艺包括以下步骤：

a.提供钢锭，将钢锭加热至始锻温度，然后在制坯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和斜支型腔，所述模具型腔的内面与斜三通的外结构相适应，所述主型腔的底部设有模具底板；

c.所述锻棒重新加热后插入到所述主型腔内并顶靠到所述模具底板上，压力机的冲头ⅰ向下挤压锻棒至设计行程，将锻棒鐓粗并与主型腔内面接触；

d.冲头ⅰ更换为冲头ⅱ，冲头ⅱ用于冲压锻棒主孔，冲头ⅱ冲压至设计行程，冲头ⅱ与模具底板之间留有间隙，冲压主孔的同时坯料向斜支型腔流动；

e.将模具底板更换为带孔底板，冲穿锻棒主孔；

f.冲头ⅱ更换为冲头ⅲ，冲头ⅲ对锻棒主孔进行扩孔；

g.扩孔完成后将模具顶出压力机的成形仓，模具卸载后取出锻棒，进行锻后热处理；

h.对锻棒的斜支端进行钻孔，然后对锻棒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力机。

本发明所述压力机冲压前模具型腔内面喷涂润滑剂。

本发明还提供一种大型斜三通模锻模具，用于上述的大型斜三通模锻生产工艺，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和斜支型腔，所述模具型腔的内面与斜三通的外结构相适应，所述主型腔的底部设有模具底板。

本发明所述模具底板替换为带孔底板。

本发明所述左模和右模的侧边缘具有凸耳，所述凸耳上设有过孔，所述左模和右模借助螺栓固定连接。

本发明的大型斜三通模锻生产工艺及模具的有益效果是：本发明的大型斜三通模锻生产工艺取代了通用的自由锻方法制造大型斜三通，现有的自由锻过程通常需长达1天的锻造过程，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；此外材料利用率由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天左右。

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是本发明的模具剖视图；

图2是本发明的模具的俯视图；

图3是本发明的锻棒锻造为斜三通的结构示意图。

其中：模具1、主型腔11、斜支型腔12、模具底板13、主孔21、斜支端22。

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1-3所示，本实施例的大型斜三通模锻生产工艺包括以下步骤：

a.提供钢锭，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，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，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1组装后预热，放入压力机的成形仓，压力机为万吨模锻液压力机，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1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1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11和斜支型腔12，模具型腔的内面与斜三通的外结构相适应，主型腔11的底部设有模具底板13，成形仓内部设有固定锁紧装置，用于锁紧左模和右模并使模具1与成形仓固定支撑；

c.模具1固定完成后，将锻棒重新加热然后插入到主型腔11内并顶靠到模具底板13上，压力机的冲头ⅰ向下挤压锻棒至设计行程，将锻棒鐓粗并与主型腔11内面接触，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的综合性能，提高锻棒的变形均匀性，可节约材料，达到机加工量少或近净型目标，优选的，压力机冲压前模具型腔内面喷涂润滑剂；

d.冲头ⅰ更换为冲头ⅱ，冲头ⅱ冲压锻棒主孔21，具体是在锻棒主轴孔的位置开冲主孔21，冲头ⅱ冲压至设计行程，冲头ⅱ与模具底板13之间留有一定坯料连皮厚度，即冲头ⅱ并不冲穿主孔21，在冲压主孔21的同时坯料向斜支型腔12流动形成斜三通的斜支端22，同时坯料反挤压反向流动；

e.将模具底板13更换为带孔底板，冲穿锻棒主孔21，这样斜三通的主孔21初步成形；

f.冲头ⅱ更换为冲头ⅲ，冲头ⅲ对锻棒主孔21进行扩孔，以扩大主孔21孔径并提高精度和降低表面粗糙度值，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；

g.扩孔完成后将模具1顶出压力机的成形仓，模具1卸载后取出锻棒，进行锻后热处理，进一步提高斜三通毛坯件的机械性能，消除残余应力，改善锻棒的切削加工性；

h.对锻棒的斜支端22进行钻孔，然后对锻棒进行镗孔和车铣后期机加工。

本实施例的大型斜三通模锻生产工艺取代了通用的自由锻方法制造大型斜三通，现有的自由锻过程通常需长达1天的锻造过程，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；此外材料利用率由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。

本实施例还提供一种大型斜三通模锻模具，用于上述的大型斜三通模锻生产工艺，模具1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11和斜支型腔12，模具型腔的内面与斜三通的外结构相适应，主型腔11的底部设有模具底板13，模具底板13可替换为带孔底板，为了便于装配模具1，左模和右模的侧边缘具有耳套，用于左模和右模固定连接。

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。