[发明专利]一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法

说明书

本发明提供一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法，主要技术路线为：（1）铸锭下料；（2）一火次加热；（3）锻造制坯；（4）冲孔；（5）二火次加热；（6）碾环成型；（7）热处理，采用本发明所述的碾环成型方法，解决了现有大规格高径法兰成形方法材料利用率低、成型坯料质量差、成本高的问题；能够实现10寸～20寸大规格铜镍合金高径法兰的成型，材料利用率提高20%以上，法兰毛坯尺寸精度高，无黑皮、折叠缺陷，降低生产成本，提升生产效率。

技术领域

本发明属于金属材料塑性加工成形领域，具体涉及一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法。

背景技术

铜镍合金是国际上公认的耐海水腐蚀和耐海生物污损性能优良的材料，同时具有优良的冷热加工性能与焊接性能，在船舶和海洋工程领域广泛应用，以BFe10-1-1和BFe30-1-1合金为代表性牌号。高径法兰又称对焊法兰，是管道工程常用附件之一，法兰为整体式结构，颈部的存在极大地提高了法兰自身的刚性，适用于压力和温度波动大或高温高压的管道，铜镍合金高径法兰在海洋油气开采领域应用广泛。

目前，制作小规格（8寸以下）铜镍合金高径法兰一般采用模锻的方法，生产效率高、成本低，产品质量稳定。但是在制作大规格铜镍合金高径法兰时，由于铜镍合金变形抗力较大，只能采用自由锻或是开放式模具成型方式，其不足之处在于：材料利用率低，不到50%,且成型时常伴随有黑皮、折叠等质量问题，还会占用大量人员和设备资源，推高了生产成本。

发明内容

为了解决上述技术存在的问题和不足，本发明提出一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法，可以实现10寸～20寸大规格高径法兰成型，对应管路口径Ф267mm～Ф508mm，在保证法兰成形质量的前提下，实现生产效率提升，材料利用率提高，节省人力资源，从而降低整体生产成本。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种大规格铜镍合金高径法兰锻造碾环成型方法，包括以下步骤：

步骤1、铸锭下料：根据目标高径法兰的重量对铸锭进行下料，得到坯料；

步骤2、一火次加热：将坯料放置于加热炉中，设定加热温度930～980℃，保温时间60分钟；

步骤3、锻造制坯：将加热好的坯料放置于锻压机上，制坯采用胎膜锻方式，首先利用平砧对坯料进行墩粗，然后再将镦粗坯料压入制坯模，使其充盈模腔；

步骤4、冲孔：在制坯模内对坯料进行冲孔；

步骤5、二火次加热：将冲完孔的坯料重新放入加热炉中进行二火次加热，设定加热温度930～980℃，保温时间40分钟；

步骤6、碾环成型：将步骤5二火次加热完成后的坯料放置在碾环机的芯辊上，导向轮始终靠在坯料上，碾压辊带动坯料旋转的同时作径向送进，坯料不断咬入由碾压辊和芯辊组成的密闭孔型，产生连续局部塑性变形，壁厚减小，内外径不断增大，当坯料与控制轮产生接触后，结束碾环行为，得到高径法兰毛坯；

步骤7、热处理：将碾环完成后得到的高径法兰毛坯放入加热炉进行退火处理，退火温度680～730℃，保温时间30分钟，得到最终高径法兰。

进一步的，步骤1在对铸锭进行下料时采用锯床锯切下料；

坯料重量的计算方法为：目标高径法兰净重的1.5倍，再加上1%的锯切下料损耗；

所得坯料的长度与直径之比为（1～3）：1。

进一步的，步骤2在一火次加热的过程中，根据需要对坯料进行翻料。

进一步的，步骤2、步骤5以及步骤7中所用的加热炉，为电阻加热炉。

进一步的，步骤3在对坯料镦粗的过程中，若坯料侧面产生鼓形，应及时通过侧压将鼓形修直，再继续镦粗，从而防止折皱、裂纹等缺陷。

进一步的，步骤4在制坯模内对坯料进行冲孔时，采用双面冲孔的方式；冲孔后得到的内孔直径比碾环机的芯辊直径大10～20mm。