浅析法兰锻件工艺研究

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摘要：本文概述了传统法兰锻造工艺存在的弊端和问题，结合具体案例从法兰锻件的过程控制、成形方式、工艺实施、锻件检验以及锻后热处理等方面进行了深入研究。文章提出了法兰锻件工艺的优化方案，并对此方案的综合效益进行了考评。文章具有一定的参考价值。

关键词：法兰锻件；过程控制；工艺实施；热处理；优化方案；综合效益

1传统法兰锻造工艺的弊端与问题

对于大部分的锻造企业，其在法兰锻造的过程中主要注重的是锻造设备的投入与改善，而原材料的下料工序往往被忽略。据调查显示，大部分工厂进行下料的时候通常使用的是锯床，并且大多采用半自动和全自动带锯。这种现象不仅大大降低了下料的效率，而且还存在较大的空间占用问题与锯床切削液污染现象。在传统法兰锻造工艺中通常采用常规开式模锻锻造工艺，这种工艺的锻造精度相对偏低，模具的磨损量偏大，容易出现锻件寿命低以及错模等一系列不良现象。

2法兰锻件的工艺优化

2.1锻造过程控制

（1）组织特性的控制。法兰锻造常以马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢等作为原料，本文选用1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢进行法兰锻造。这种不锈钢不存在同素异晶转变，若将其加温升至1000℃左右，则可以得到比较均匀的奥氏体组织。此后，若是将加热后的不锈钢进行快速冷却，那么获得的奥氏体组织可以保持至室温。如果对该组织进行慢冷处理，那么很容易出现α相，从而使得热状态下不锈钢的塑性大大降低。不锈钢被破坏还有一重要原因即晶间腐蚀，出现这种现象主要是由于在晶粒边缘产生了铬的碳化物。为此，必须尽可能避免渗碳现象的出现。

（2）严格遵守加热规范，并有效控制锻造温度。在炉内对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢进行加热的时候，材料表面十分容易出现渗碳现象。为了尽可能减少这种现象的发生，应避免不锈钢和含碳物质发生接触。由于1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢在低温环境中的导热性较差，因此需对其进行缓慢加热。

（3）法兰锻造操作过程的控制。首先，必须严格遵照具体的工艺要求合理选择原材料进行下料。在进行材料加热以前应当对材料表面进行全面检查，避免原材料存在裂缝、折叠以及夹杂等问题。然后，进行锻打的时候，应坚持以较小变形量为先进行轻打，当材料的塑性增加之后再进行重击。在进行镦粗的时候，要注意先对上下端部进行倒角处理或是圆周压边，然后再将部件放平进行重击。

2.2成形方式及模具设计

当通径不超过150mm时，对焊法兰可以采用套模开式镦挤成形的方法。在开式套模法中需要注意的是镦粗毛坯的高度和垫模孔径d之比最好控制在1.5—3.0，模孔的圆角半径R则最好为0.05d—0.15d，而模具的高度H以低于锻件高度2mm—3mm为宜。当通径超过150mm时，则宜选择平环翻挤成形的方法进行法兰对焊。在平环翻挤法中需要注意毛坯高度H0应为0.65（H+h）—0.8（H+h）。

2.3工艺实施及锻件检验

本文采用棒料剪切方法并结合运用约束剪切工艺来保证产品的断面质量。锻造时不再选用常规的开式模锻锻造工艺，而是采取闭式精密锻造方法。这种方法不仅使得锻造的精度大大提高，而且消除了错模的可能，减少了切边的工序。采用此方法不仅不存在废边的消耗，而且省去了相应的切边设备、切边模具以及有关的切边作业人员。因此，闭式精密锻造工艺对于节约成本，提高生产效率有着重要的意义。根据相关要求，本产品深孔锻件的抗拉强度不应低于570MPa，伸长率不应小于20%。通过在深孔壁厚部位进行取样制作试棒并进行拉伸试验测试，可以得到，该锻件的抗拉强度为720MPa，屈服强度为430MPa，伸长率为21.4%，断面收缩率37%。由此可见，产品满足要求。

2.4锻后热处理

1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢法兰锻造以后，特别要注意晶间腐蚀现象的出现，并且要尽可能提高材料的塑性，减少甚至消除加工硬化问题。为了获取良好的耐蚀性，应对锻后法兰进行有效的热处理，为此，需要对锻件进行固溶处理。基于以上分析，应对锻件进行加热，当温度位于1050℃—1070℃范围内时，所有的碳化物都会溶解到奥氏体里。紧接着，应对所得物进行快速冷却，从而得到单相奥氏体组织。这样，锻件的抗应力腐蚀能力与抗晶腐蚀性能都会得到极大的提高。在本案例中选择使用锻造余热调质的方式进行锻件的热处理。由于锻造余热淬火是一种高温形变淬火，其与常规的调质相比，不仅不需要淬火的加热需求和淬火设备以及有关操作人员的配置要求，而且采用该工艺生产的锻件的性能也更加优质。

3综合效益分析

采用优化后工艺制作法兰锻件，有效减少了锻件的加工余量和拔模斜度，在一定程度上节约了原材料。在锻造的过程中锯条和切削液的使用量下降，大大减少了物料的消耗。随着锻造余热调质方式的引入，免除了热淬火所需的能量，

4结论

在生产法兰锻件的过程中，应以具体的工艺要求为出发点，结合现代科学技术，改进传统锻造方法，优化制作方案。

参考文献

[1]朱伟恒,朱繁康,冼酷元,等．H13钢制热挤压模开裂失效分析[J]．热处理,2011,26(1):68-71．

作者:吴金波 单位:无锡市法兰锻造有限公司