对防喷器整体锻造工艺的研究

文/李伟阳，关朕，王金鹏，唐甲浪·宝鸡石油机械有限责任公司热工分公司

对防喷器整体锻造工艺的研究

文/李伟阳，关朕，王金鹏，唐甲浪·宝鸡石油机械有限责任公司热工分公司

防喷器是石油钻采机械常用的零部件，产品质量要求高，整体锻造难度大。本文介绍了一种合理的锻造工艺，并结合一定的工具、工装、利用改进的操作机钳口，成功的锻制出防喷器壳体本体。

防喷器是石油钻采机械常用的零部件，产品质量要求高，锻造难度大。以往的加工方式为中间先锻成方形，然后两头分别锻成法兰形状，最后组焊在一起，焊接对焊缝要求非常严，焊后需要探伤；或整体锻造为方块，对两头进行机加工，加工余量大，锻造流线不完整，整体质量不佳，产品质量无法得到保证。

由于该锻件形状复杂，整体锻造难度大。根据该零件的特点，我公司工艺人员对其整体成形的可能性进行了分析。结合我公司锻造厂的实际生产情况，研究制定出了整体锻造工艺方案。整体锻造（图1）的形状为中间呈不对称方形，两头为法兰形状。我公司工艺人员进行了锻造工艺设计，编制了锻造工艺锻件图、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，设计必要的锻造工装，改进操作机钳口，保证锻造各个工步能够顺利进行。

防喷器产品是我公司的主要产品，在成都宝石进行机械加工，由我公司本部提供毛坯。防喷器整体锻造为产品质量提供了有力的保障。防喷器质量的提高为防喷器整机质量的提高提供了保障。

图1 锻件实体图

锻造工艺及过程

锻件设计图是中间为长方形（图2），两端为法兰形状。适当加大余量和公差，以确保各部分加工余量。根据锻件图的尺寸计算锻件重量，即材料密度乘以体积，并考虑锻件的不平度及法兰槽的出模斜度，以及后续工序的火耗及火次，确定的下料重量为235kg。法兰盘尺寸根据锻造比的要求，并结合锻造厂现有坯料的情况，选择φ300mm（此时锻造比为1.56）的坯料。

图2 锻件设计图

根据锻造设备的锻造能力，并考虑锻造工人的熟练度选取3t锻锤。加热设备选取燃气室式炉。锻件材料的始锻温度为1180℃，终锻温度为850℃。根据锻件图，考虑零件的复杂程度和变形过程，选取锻造火次为3火次。锻件材料为35CrMo，原材料为圆钢，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即去氢处理。

该锻件的加工过程主要分为下料→坯料加热→坯料出炉→铆镦→平表面→拔长一端→拔长另一端→修成尺寸→冷却，具体过程包含以下10点的内容。

⑴下料。锯床锯切φ300mm×422mm的坯料。

⑵加热。高温入炉，加热到1180℃保温2.5h，方可出炉进行锻造。当温度低于终锻温度850℃时，必须停锻，把坯料入炉重新加热至锻造温度，方可出炉进行锻造。

⑶坯料出炉后，垂直置于下砧，轻轻镦锻一下，使氧化皮脱落。沿轴线方向拔长为一个锻方，锻方截面为220mm×305mm。

⑷采用铆镦法，使两头出现鼓肚（这是为了平衡镦锻两头法兰时出现的凹心）。铆镦法是将坯料倾斜15°左右，轻镦一两下，然后旋转坯料再轻镦一两下，转动5～6次使一个圆周全部镦到。加大打击力度再镦一圈到两圈，最后平整一下中间侧平面。之后不需要再进行两端面的平整，保留鼓肚。

⑸对表面进行平整，用小圆钢压痕，保证中间方块的尺寸。

⑹入炉重新加热，加热到1180℃，保温1.5～2h出炉进行锻造。

⑺以压痕位置为基准，拔长一端，锻出法兰盘尺寸，为了保证各部分尺寸，法兰脖子留有较大的余量和公差。

⑻再次加热坯料，镦锻另一头。由于一端已经成形，不利于操作机夹持。锻造时由于夹持部位过小，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，焊接一个小曲拐和增加一个防翘套，使钳口增长。有利于钳口夹持毛坯中部，既有利于锻造，又消除了安全隐患。

⑼对端面进行平整，修正各部分的尺寸，使得锻件满足工艺设计的要求。

⑽锻件的冷却方式为堆冷。

结束语

通过采用合理的锻造工艺，结合一定的工具、工装、利用改进的操作机钳口，成功的锻制出防喷器壳体本体。通过生产实践证明了该锻造工艺合理，工具工装有效，可以生产出质量合格的防喷器整体锻件。