高压球阀锻钢阀体的设计和锻造工艺杨先权张蕴伟杨力2（1开封高压阀门厂，河南开封475002；2郑州市宇明工业总公司，河南郑州450141）挤成形工艺及模具设计。

　　1概述近年来，由于材料和制造技术的发展，球阀已作为管路切断装置应用于高温高压工况。美国VTI阀门公司生产的高温高压金属密封球阀，在临界火电机组中使用，取代了原来的截止阀和闸阀，其气泡级密封性能及较长的使用寿命，超过了传统的截止阀和闸阀。高参数及高性能球阀采用铸钢阀体已远不能满足要求，因此采用强韧性更好，可靠性更高的锻钢阀体就显得十分必要。

　　2锻钢球阀阀体的设计锻钢阀体的结构设计首先要考虑锻造的工艺性，即锻件的加工余块少，余量小，形状和尺寸接近成品零件，材料利用率高。考虑其经济性，应尽可能在普通锻压设备上加工，因为大型和特种锻压设备使用费高，同时模具的制造和使用费用也较为昂贵。

　　美国VTI阀门公司NPS<4in.，class1500~4500LB高温高压球阀就是采用二片式结构。

　　三片式阀体结构锻造工艺性好，中阀体可以按常规锻造工艺，在自由锻锤上马架扩孔，不需要专用工模具。也可以采用厚壁无缝结构钢管。侧阀体实际上是一个对焊法兰，只是受结构长度的影响，凸缘部分比标准对焊法兰长，增加了锻造难度。美国GROVE公司和TK阀门公司300~1500LB级，NPS6~48in.锻钢球阀就是采用这种结构。而法兰端的球阀阀体，锻造工艺性差，较好的办法是采用锻焊结构，在对焊端的阀体上再焊上一个对焊法兰。

　　3实例对焊端球阀（）为全径，即球体通径为150mm，两侧阀体与中阀体连接按中法兰连接强度设计和计算。小壁厚符合API600标准并进行了强度校核，阀门结构长度为6D标准，其中中阀体长为形锻件自由锻造在a7，g锻锤猛用粗ronicPushingH图e.A通厉http://www.cnk侧阀体形状类似于标准对焊法兰。对大通径法兰（DN200mm），―般只锻孔，凸台由机加工制出，余料较大（），材料利用率仅3540，对小通径法兰（DN<150mm），―般锻出凸台，冲出小孔，材料利用率约为50.国外锻造对焊法兰，既锻造出凸台，也锻造出大孔，锻件精度高，余量小，材料利用率可达85以上。但国外是在封闭模中采用冲挤成形工艺，需要大型的模锻设备。API6D2002（第22版）7.3款规定，“承压锻件应锻成接近成品零件的形状和尺寸”，此条规定不仅是为了节省材料，更重要的是提高承压锻件的性能。由于锻件纤维沿外形合理分布不被机加工切断，增强了零件的承载能力和防止应力腐蚀破坏。因此，制定出侧阀体的锻件（），凸缘外锥面不加工，由模具保证，余块和余量较小，材料利用率较在普通自由锻锤上采用自由锻与胎模锻相结合翻挤工艺比较适合于侧阀体成形。用冲头翻边的同时挤出通孔的工艺方法，是胎模锻中比较特殊的工艺，与封闭模冲挤成形相比可大大减小所需设备能力，减轻模具重量。现在已有用这种工艺锻造薄壁短法兰的成功经验。但对厚壁长法兰，关键是翻挤前预锻毛坯的法兰与凸缘两部分材料的合理分配。根据这种工艺的金属流动特点，制定出预锻毛坯（）。

　　预锻毛坯法兰高度为锻件法兰高度的1. 5倍，直径由体积不变定律确定。为了减小翻挤变形力，毛坯中心预冲通孔。

　　翻挤胎模如所示，法兰部分在模具外，是为了减小成形力和模具重量。锻件在750kg空气锤上两火锻成，效率较高，锻件重66kg，零件材料利用率达71. 1.锻件2.冲头3.毛坯4.下模翻挤成型过程和模具4结语由于铸钢件存在着疏松、缩孔、气孔和枝晶等固有缺陷，对临界工况的阀门，采用可靠性更高的锻造阀体十分必要。球阀阀体，特别是三片式球阀阀体，锻造工艺性较好，采用自由锻与胎模锻相结合的翻挤工艺，能在较小的自由锻锤上，锻造出较大规格的球阀阀体。专用工模具少，效率高。