[发明专利]用于改善异形孔成形时金属流动的工艺方法及垂直穿孔针

说明书

本发明提供一种用于改善异形孔成形时金属流动的工艺方法及垂直穿孔针，具体步骤如下：首先，根据待成形异形孔的结构，制定对应的垂直穿孔针：根据坯料的长半轴和短半轴之间的高度差，对垂直穿孔针引流槽的倾斜角度、下表面面积和过渡圆角进行制定；根据坯料的长半轴和短半轴之间的高度差，对垂直穿孔针卸料槽的深度、面积和斜度进行制定。然后利用制定的垂直穿孔针，依次确定第一典型数据点、第二典型数据点和第三典型数据点。最后根据三点分配原则，确定出垂直穿孔针的降载曲线，随后在降载曲线上选取合适的多个典型数据点，确定垂直穿孔针的降载方式。本发明在载荷允许条件下，快速成型锻件，改善了金属流动，并提高了加工效率。

技术领域

本发明涉及模锻领域，特别涉及一种用于改善异形孔成形时金属流动的工艺方法及垂直穿孔针。

背景技术

随着石油化工行业的兴起，远距离、大批量运输石油致使管道运输飞速发展，而在石油管道系统中，阀门负责连接各个管道，具有无可替代的作用，阀门是石油运输系统能够顺利运行的保障。

在石油运输系统中存在各式各样的阀门，例如闸阀、球阀、止回阀和截止阀等，在各种各样的阀门中，存在一种带有异形孔的阀门。该类阀门在生产中通过挤压成形。在挤压成形异形孔过程中，金属不同与圆形孔成形金属均匀向上流动，而是在垂直向上的流动过程中，也存在周向流动。在靠近上下凹模区域甚至出现紊乱流动，金属多方向流动将会导致闸阀在成形上端面时出现高低不平的现象。坯料上端高低不平的现象，会导致垂直穿孔针的挤压力呈指数增加。以上问题一方面导致垂直穿孔针更加容易损坏，另一方面垂直穿孔针需要更大的动力，浪费能源。甚至垂直穿孔针所需载荷超出液压机所能提供的载荷，导致无法成行。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于改善异形孔成形时金属流动的工艺方法及垂直穿孔针，主要通过在垂直穿孔针针头设置垂直穿孔针引流槽和在垂直穿孔针法兰设置垂直穿孔针卸料槽，从而改善了金属流动规律，减少了闸阀等筒形件在成形上端面时出现高低不平的现象。

本发明提供了一种用于改善异形孔成形时金属流动的工艺方法，所述工艺方法的具体步骤如下：

S1、根据待成形异形孔筒形件的结构，制定对应的垂直穿孔针：

S11、根据坯料的长半轴和短半轴之间的高度差，对垂直穿孔针引流槽的结构进行制定：

S111、根据垂直穿孔针引流槽的倾斜角度与引流坯料体积之间的正比关系，通过试验测得正比关系的影响因子，得到垂直穿孔针引流槽的倾斜角度；

S112、根据坯料长半轴和短半轴的长度，将垂直穿孔针引流槽倾斜表面投影到垂直穿孔针下表面，且经过垂直穿孔针下表面中心点的最大长度作为垂直穿孔针引流槽下表面的面积，具体表达式为：

L₃≤L₂-L₁

式中，L₁为异形孔短半轴的距离，L₂为异形孔长半轴的距离，L₃为垂直穿孔针引流槽倾斜表面在水平面上的投影距离；

S113、制定垂直穿孔针引流槽的过渡圆角；

S12、根据坯料长半轴和短半轴的高度差，对垂直穿孔针卸料槽的结构进行制定：

S121、将液压机以额定功率下最高速度的70％运行，记录坯料上端即将和垂直穿孔针法兰相接触时，坯料上表面最高点和最低点的高度值，并将坯料上表面最高点和最低点的高度差值作为卸料槽深度，具体表达式如下：

L₄＝L₅*(3/5)

式中，L₄为垂直穿孔针卸料槽的深度，L₅为坯料上端的高度差；