阀体挤压成形
热锻黄铜阀门开裂原因及热脆机理分析
热锻黄铜阀门开裂原因及热脆机理分析发布时间：2023-02-24T03:13:22.116Z 来源：《科技新时代》2023年2期作者：祝云霞[导读] 黄铜具有硬度值较高、防锈蚀、耐温度,以及优良的表层加工性和导电能力等优点,在水力发电、通讯、道路、油田化工行业以及大型容器生产等全行各业上都获得了广泛的使用。
浙江省宁波市宁海县宁波华成阀门有限公司浙江宁波315600摘要：由于黄铜阀门在热炼后发生了破裂的特殊现象,就需要采用物理和化学的方式来进行分析，对黄铜阀门破裂的主要原因进行研究和剖析。
研究结果证实了:热脆现象才是造成黄铜阀门沿晶破裂的最主要的原因。
因为在热锻的过程中,铅元素在晶界处产生了一种偏聚的现象,从而生成了一种富铅的低熔点共晶相,使得晶界处减弱;同时在拉应力的作用影响下,黄铜阀门的裂缝先由阀体表面起源,再沿主轴逐渐向长度方向延伸,最后产生了脆性裂缝。
最后本文根据阀门裂缝的原因,给出了防治的措施。
关键字：黄铜、热脆现象、热锻现象、阀门、沿晶开裂现象黄铜具有硬度值较高、防锈蚀、耐温度,以及优良的表层加工性和导电能力等优点,在水力发电、通讯、道路、油田化工行业以及大型容器生产等全行各业上都获得了广泛的使用。
单相黄铜不适合热加工处理,所以,人们往往选择热加工特性更好的双向黄铜合金来制造热锻产物,如阀门、水嘴和管道联接件等。
但是,由于在热锻的流程中,黄铜制合金必须在高温下经受较大的温度变化,加之热锻产物的构造复杂性,很易形成冷隔、起皮、褶皱、颗粒粗大等问题。
热锻黄铜阀门存在问题的原因大部分是由于其构造太过于复杂,而造成变形比较高所引起的。
但目前,由于热锻工艺的使用时间一般不大于十年,再加上热锻工艺具有固态压铸的特性,而导致问题较不容易被人发觉。
这样,产品就算经过检测合格后,也会在实际使用过程中发生故障或损坏。
不过对于上述问题,都能够采取相应的保护措施来进行处理。
一、黄铜阀门缺陷产生的原因分析1.1热锻棒料加热方式的选择不当热锻棒主要采用电炉、燃料喷灯、燃烧和中频反应等方法来实现加温。
挤压铸造工艺优势与应用简介
挤压铸造工艺优势与应用简介挤压铸造工艺与装备应用现状挤压铸造技术发明了65年，它所具有强大的技术优势，已为机械制造工艺行业所重视。
可惜受传统思维方式和装备研制滞后的制约，挤压铸造的优势仍未得以最充分的展现。
现时挤压铸造工艺基本以开式浇铸立式挤压方式进行，与工效最高的卧式冷室压铸工艺未能实现兼容。
近年发展起来的立式闭模充型挤压铸造，与40年前发明的"精、速、密"压铸原理一样，都是以压射机构进行补缩，其公称压力有限，并未达到挤压铸造的补缩比压要求，严格来说，还不能算作真正意义上的挤压铸造。
与压铸技术相比，现有挤压铸造设备工效不高，零件成形尺寸精度低，成本相对较高。
由于设备的自动化程度低，对工人的技能要求较高，操作难度较大，劳动强度高。
同样的零件，挤压铸造工艺的车间成本约为压铸工艺的2--3倍。
加上压射系统不完善，结构复杂的零件难以生产出来，限制了挤压铸造工艺的广泛应用。
挤压铸造工艺推广应用所存在的问题，是由于装备发展的滞后产生的。
现时传统的挤压铸造工艺与装备，最大的症结在于未能真正与传统压铸装置的压射系统有效结合，合模、锁模与挤压如何很好地结合起来是其关键的问题。
不突破这一点，挤压铸造的工艺潜能就不能完全发挥出来，其对传统压铸工艺的替代性优势也就难以充分表达，传统压铸技术也不能借此技术进行复合而跃上一个新台阶。
在传统压铸机上应用挤压压铸工艺的优势传统压铸工艺与装备技术已相当完善，特别是卧式冷室压铸机及卧式压铸工艺，它的压射与合模锁模装置，具有极强的工艺适应性。
因此，挤压铸造工艺如果不能与传统压铸装备相结合，将制约它的广泛应用。
跨出这一步，挤压铸造技术将出现另一个分支，这就是挤压压铸技术。
换言之，在传统压铸机的基础上应用挤压铸造技术，就是挤压压铸技术。
根据挤压压铸自身工艺的特点，对传统压铸机进行相应的完善改造，这套设备就是一台全新的挤压压铸机了。
正确而全面认识压铸工艺与传统压铸机的功能把握挤压铸造工艺的原理，在传统压铸机上地简单应用挤压压铸工艺并不是件难事，关键的是突破传统观念。
内螺纹 挤压成型工艺
内螺纹挤压成型工艺内螺纹挤压成型工艺是一种常用于生产螺纹零件的加工方法。
它通过利用压力将金属材料挤压成具有内螺纹的形状，从而实现对产品的加工和制造。
这种工艺具有高效、精确和经济的特点，在各个领域应用广泛。
在内螺纹挤压成型工艺中，首先需要选择合适的材料。
常见的材料有铝合金、不锈钢、铜和钛合金等。
选择合适的材料可以确保产品的质量和使用寿命。
在挤压过程中，需要使用专用的挤压机械设备。
这些设备通常由液压系统、模具和辅助设备组成。
液压系统提供了稳定的挤压压力，确保产品的精度和一致性。
模具是实现螺纹形状的关键部件，其设计和制造需要考虑产品的尺寸、形状和材料特性。
辅助设备包括冷却装置和润滑装置，用于控制温度和减少摩擦，提高挤压效果。
在实际操作中，内螺纹挤压成型工艺通常包括以下几个步骤。
首先，将金属坯料放入挤压机械设备中。
然后，通过液压系统施加压力，将金属材料挤压至模具中。
在挤压过程中，金属材料会受到压力和摩擦力的作用，逐渐形成内螺纹的形状。
最后，将成品从模具中取出，进行后续的处理和检验。
内螺纹挤压成型工艺具有许多优点。
首先，它可以提高生产效率，节约人力和时间成本。
相比于传统的切削加工方法，挤压成型不需要额外的切削工序，可以一次性完成产品的加工。
其次，挤压成型可以实现高精度和一致性的加工效果。
由于挤压过程中模具的紧密接触，产品的尺寸和形状可以得到有效的控制。
此外，挤压成型还可以提高产品的强度和耐用性。
挤压过程中金属材料的晶粒结构得到重新排列，使产品具有更好的力学性能。
然而，内螺纹挤压成型工艺也存在一些限制和挑战。
首先，模具的设计和制造需要高精度和复杂的加工工艺。
模具的质量和精度直接影响产品的质量和尺寸精度。
其次，挤压成型过程中金属材料的流动和变形需要控制得当，否则容易产生缺陷，影响产品的质量。
此外，挤压成型通常适用于简单形状和较小尺寸的产品，对于复杂形状和大尺寸的产品，可能需要其他加工方法。
内螺纹挤压成型工艺是一种高效、精确和经济的加工方法。
冷挤压成形技术介绍
冷挤压成形技术冷挤压是精密塑性体积成形技术中的一个重要组成部分。
冷挤压是指在冷态下将金属毛坯放入模具模腔内，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。
显然，冷挤压加工是靠模具来控制金属流动，靠金属体积的大量转移来成形零件的。
冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术，较多应用于中小型锻件规模化生产中。
与热锻、温锻工艺相比，可以节材30%～50%，节能40%～80%而且能够提高锻件质量，改善作业环境。
目前，冷挤压技术已在紧固件、机械、仪表、电器、轻工、宇航、船舶、军工等工业部门中得到较为广泛的应用，已成为金属塑性体积成形技术中不可缺少的重要加工手段之一。
二战后，冷挤压技术在国外工业发达国家的汽车、摩托车、家用电器等行业得到了广泛的发展应用，而新型挤压材料、模具新钢种和大吨位压力机的出现便拓展了其发展空间。
日本80年代自称，其轿车生产中以锻造工艺方法生产的零件，有30%～40%是采用冷挤压工艺生产的。
随着科技的进步和汽车、摩托车、家用电器等行业对产品技术要求的不断提高，冷挤压生产工艺技术己逐渐成为中小锻件精化生产的发展方向。
与其他加工工艺相比冷挤压有如下优点：1）节约原材料。
冷挤压是利用金属的塑性变形来制成所需形状的零件，因而能大量减少切削加工，提高材料利用率。
冷挤压的材料利用率一般可达到80%以上。
2）提高劳动生产率。
用冷挤压工艺代替切削加工制造零件，能使生产率提高几倍、几十倍、甚至上百倍。
3）制件可以获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。
零件的精度可达IT7～IT8级，表面粗糙度可达R0.2～R0.6。
因此，用冷挤压加工的零件一般很少再切削加工，只需在要求特别高之处进行精磨。
4）提高零件的力学性能。
冷挤压后金属的冷加工硬化，以及在零件内部形成合理的纤维流线分布，使零件的强度远高于原材料的强度。
此外，合理的冷挤压工艺可使零件表面形成压应力而提高疲劳强度。
加载方式对三通阀体成形的影响
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成 侧 孔 和 顶 部 孔 的 成
形 。具体 行 程 曲线 如 图
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多 向 同 步加 载 成 形 ３通 阀 体 零 件 在 多 向同 步 加 载 成 形 时 ， 图。 多向 步 Ｉ日间一 度图 在 同 伽薯 寸 速 ｊ ｃ
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利 用率 大大提 高 ， 经济 效益 和社会 效 益更 为 可观 。 其 关 键 词 ： 通 阀体 零 件 ； 向 主 动 加 载 ； 值 模 拟 三 多 数
摘
要 ： 用有 限元分 析软 件 Ｍｓ． ｕ ｅｆｒ 来模 拟 三 通 阀体 零 件 不 同多 向加 载 方 式 的成 形 过 程 。 利 ｃ ｓ ｐ ｒｏ ｍ
通 过 对 多 向 同 步 加 载 、 向 分 步 加 载 、 向顺 序 加 载 ３种 不 同成 形 方 式 的 时 间— — 速 度 图 、 属 流 动 速 度 多 多 金
２ 成 形 工 艺 方 案 的 确 定
２ １ 方 案 Ａ： 向 同 步 加 载 ． 多
多 向同步加 载是 凸模 １和 凸模 ２以不 同的速 度 同时 进 行 加 载 ， 而 完 从
成形后 ， 仅节 省 了 能 源 ， 不 材料 利 用率 大 大 提 高 ， 其 经济效 益 和社会 效 益更 为可 观 。本 文主要 对 ３种 】 ｊ 不 同的多 向 主动加 载成 形方 式 中金属 流动 规律 及计 算机模 拟过 程 中挤 压力 对模 具 的影 响方 面提供 工艺
论析黄铜阀体冲压工艺与模具设计发展
论析黄铜阀体冲压工艺与模具设计发展近些年，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，黄铜因其抗腐蚀性强、外表美观等特点而备受人们的重视，应广泛用于民用产品领域，如各种管道、阀门、接头等。
为了满足日益增长的社会需求，生产企业采用热冲压的方法代替传统的翻砂方法来生产阀门的阀体，以改善产品性能，降低金属消耗，提高生产效率和产量。
但是，由于阀体毛坯的棒料、结构和冲压方法等方面的因素，黄铜阀的阀体毛坯冲压成形时可能产生裂纹，甚至出现开断泄露，大大影响了生产效率、企业信誉和客户的人身财产安全。
一、冲压工艺的涵义及种类1.冲压工艺的涵义.冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。
冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合称锻压。
冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。
全世界的钢材中，有60%～70%是板材，其中大部分是经过冲压制成的成品。
冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。
由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲壓出孔、凸台等。
2、冲压工艺的种类。
在对冲压进行分类的时候，主要是按照工艺的不同进行，主要将其分为分离工序和成形工序，这两类不同的工艺各有着自己的特点。
分离工序又被称为冲裁，通过该道工序，能够使冲压件沿着一定的轮廓线从板料上分离，还能够确保分离断面的质量要求。
成形工序与此有着不同的特点，其主要目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，然后根据所需要的工件形状和尺寸完成加工，满足工件制作的尺寸和形状要求。
事实上，在实际制作工作中，通常是多种工序综合运用于一个工件，每道工序发挥不同的作用，从而完成工件的加工制造，满足设计和制造的要求。
冲裁、弯曲、剪切、拉伸、矫正是最为重要的几种工艺，必须做好每道工序的加工制作，以确保整个模具制造质量。
同时为了提高制作质量，还要确保冲压用板料的表面和内在性能良好，冲压材料厚度应该精确、均匀，材料表面光洁，没有斑痕，没有擦伤与表面裂纹，以确保加工制作工件的质量和美观。
金属材料八大成形工艺
金属材料八大成形工艺
（6）金属型铸造(gravity die casting) 金属型铸造：指液态金属在重力作用下充填金属铸型并在型中 冷却凝固而获得铸件的一种成型方法。 应用：金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁 合金等非铁合金铸件，也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。
金属材料八大成形工艺
金属材料八大成形工艺
（3）挤压 挤压：坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或 缝隙挤出使之横截面积减小长度增加，成为所需制品的加 工方法叫挤压，坯料的这种加工叫挤压成型Байду номын сангаас 应用：主要用于制造长杆、深孔、薄壁、异型断面零件。
金属材料八大成形工艺
（4）拉拔 拉拔：用外力作用于被拉金属的前端，将金属坯料从小于 坯料断面的模孔中拉出，以获得相应的形状和尺寸的制品 的一种塑性加工方法。 应用：拉拔是金属管材、棒材、型材及线材的主要加工方 法。
金属材料八大成形工艺
（10）连续铸造（continual casting） 连续铸造：是一种先进的铸造方法，其原理是将熔融的金属， 不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固（结壳）了的 铸件连续不断地从结晶器的另一端拉出，它可获得任意长或特 定的长度的铸件。 应用：用连续铸造法可以浇注钢、铁、铜合金、铝合金、镁合 金等断面形状不变的长铸件，如铸锭、板坯、棒坯、管子等。
金属材料八大成形工艺
（4）低压铸造(low pressure casting) 低压铸造：是指使液体金属在较低压力(0.02～0.06MPa)作用下 充填铸型，并在压力下结晶以形成铸件的方法.。 应用：以传统产品为主（气缸头、轮毂、气缸架等）。
金属材料八大成形工艺
（5）离心铸造(centrifugal casting) 离心铸造：是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力作用下填 充铸型而凝固成形的一种铸造方法。 应用：离心铸造最早用于生产铸管，国内外在冶金、矿山、交 通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工 艺，来生产钢、铁及非铁碳合金铸件。其中尤以离心铸铁管、 内燃机缸套和轴套等铸件的生产最为普遍。
RCC-M标准
M100 总则M110 第Ⅱ卷总体编排及其适用范围第Ⅱ卷主要分为两部分：——M200和M300章适用于钢和合金钢零件和制品的总则。
——规定了特定零件和制品采购技术规范。
属于某一采购技术规范的零件或制品，除有特殊规定外，M200和M300中的要求均适用。
第Ⅰ卷各篇的2000章材料设备技术规格书中可能有这一章的补充条文，规定了受RCC —M制约的设备如何应用第Ⅱ卷中提出的各项要求。
这些章还规定了是适用制品采购技术规范，还是仅适用总则。
M111 订货单技术规定M111.1 一般情况冶金制品（棒材、板材、锻件、铸件、管材）的订货单必须：——参照零件或制品的采购技术规范，若无此项规范，则参照某一特殊采购技术规范；——包括一份下述补充资料的技术附件：●订货数量；●制品形状；●公称尺寸；●尺寸公差或重量误差；●牌号；●必要时，由采购技术规范或标准专门规定其要求；●——必要时，包括由一个特殊技术规范组成的第二个附件。
M111.2 “RCC—M规则”中制品的采购允许根据RCC—M规则制定制品采购的规定，并根据需要向设备制造商提供这些规定。
本规定仅适用于“制品采购技术规范”所涉及的制品。
按相应采购技术规范制造这些制品的公司积存这些规定，并按照M111.1的规定制定订货单。
公司须配备一套存储文献管理系统，使其能向用户提供一份制品采购技术规范的复制件，并注明所采用的RCC—M 的版本（见A2300关于版本的说明）。
存储文件的编制者必须要向承包商通知其内容（制品的型号、可用的类型）。
负责这些存储文献检查的监督人员的职责必须通过合同以某种方式明确，如在A2160中所述。
M111.3 小批量制品的采购在采购没有库存的小批量制品的情况下，经承包商同意后，制造商可以按照法国标准或国外标准采购上述制品。
在这种情况下，对制造商的要求中须附有所采用的标准及选择的质量等级，以及以后补充的技术规定，使其至少能符合RCC—M中规定的化学成分，力学性能及无损检验的标准。
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阀体坯件生产成本，提高铸件成品率，我所于 需温度后放入模具内，同时把动模腔锁紧， 在
１８年开始对 口 ９４ 径为Ｊ２ ． 英寸的铜阀体热挤压 压力机上挤压成形。 ／ ． 成形技术进行研究和试验 ，并在Ｉ８年底初步 ９６ 热挤压工艺是一门与材料、模具、设备、 获得成功 （ １ 图 ）。
可分 为空中、地下，立式、水平及卧式。驱动
件，给生产和使用带来了不便。 为满足各种驱动联接方式，我厂在８年与 ４
上海煤气公司合作研制的 “ 城市煤气快速启闭
闻阀“ 计上提高了它们的通用性。 从设 一台主体 闪门能适应各种驱动装置，已用在国家重点工
方式也多种多样 ， 有电动传动、齿轮传动、蜗
维普资讯 《阀门设计》QQ群号:41469233 提倡学术的公开 共享
一
２ ２一
门
１９８ ９年
的配合部位和阀体中 法兰 止口的几 何 形 状尺
寸，为一次性定位装夹，阀体基体与密封圈配
合部位的几何形状尺寸，棚对于阀体中法兰止
原“ 压后精”工艺研磨过程中，阀体密封
面在专用研磨机上研磨，有多种不利闪索影响
到密封面的研磨质量。
口几何形状尺寸的褶互位置精度 （ 垂直度和
轴度）较高，其他累积误差也较小。 密封圈的几何形： 尺寸一次批定位装夹车 成 ，精度要求 易 实现 。如对 于 Ｄ Ｎ≤２强５规 ；１ １ ｌ
格的密封圈，普遍采用实心悼料一次性定位装
而 “ 精后压”工艺为阀体密封面的研磨从 根本 上 提 供 了 条 件。密 封 面研磨安排在压 配前，不受因阀体机加工遗留问题及阀体 自身 振动等问题的影响。另外，密封面 研磨设备
由原来的阀体密封面专用研磨机改用通用振动
夹车成，操作直观，检测方 ，精年刀刀朴铰
短，刀刃无颤动 ，所以其尺寸精度，形状位置
第 ４ 期
阀
门
・ ３－ ・ 一２ — 一
●
Ａ — Ａ
●
镇 ｝ 《ｊ构 ｉ 礼
图 ２ 模具结构
３ 静模腔） ４ 动筷腔闭状） ５ （ ．（ ．（ ． 动模腔开状）
煤气系统用闸阀 驱动装置的改进
阳泉阀门厂 刘溷堂
煤气阀的用途广泛，它可安装存煤气厂 焦炉上、调压站、输配符 网等。存安装形式上
轮蜗杆传动、手动等。按一般驱动方式米设计
通用程度低 ，如手动阀门要改为电动阀门，至
程上海浦东煤气厂、天津东郊煤气及其输配管 网等， 满足工况要求， 给生产和使用带来方便。
少要更换阀杆、 止推轴承套、传 动 支 座 等零
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采用热挤压技术制造铜阀体的程序是：根 热温度、挤压速度、摩擦阻力等因素；精确地
动静腔模具 （ ２ 图 ）；将铜合金坯料加热到所
其设备简陋， 操作方便，但废品率高，致寐性 据两相铜合金的可塑性特点及其滑移动向和加 艺来制造铜阀。我国于五十年代末也成功地推 设计出有时间差程序进行纵横交叉挤压的金属
润滑等因素有关的综合性技术。它包括选择模 具锁模中心的最佳位置，判定纵横交错挤压时 间差的精确距离， 两相同合金在挤压过程中产 生摩擦与工件变形的关系、坯件加热温度、挤 压速度，挤压时闻对工件成形的变化等。经证
明，在所有技术依据中以温度、速度，时间的
变化关系尤为重要。
铜阀体采用热挤压工艺的最大优点是坯件 成 品多，废品少，产品质量好 ， 致密性强，工
图 １ 热挤压戍形的镉阀ｔ ＃
件麦 面整洁， 轮廓清晰， 使用寿命 模具 较长，
设备造价低等。
左一阔奉坯，带育溅边 亩～除婶溅边的半制品 牛
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维普资讯 《阀门设计》QQ群号:41469233 提倡学术的公开 共享
研磨机，不仪研磨质量有明显提高，而且研磨
效率也 著提高 （ 可同喇研磨 ３Ｏ ｓ 只密封固的
密封面）。 ．
精度和表画粗糙 板害易达到设计要求 。 ： （ ２）密封而 研磨效果好
●
阀 体 挤 压 成 形
上海建筑五金工业研究所 汤健忠
铜阀体坯件生产，年代采用压铸工