[实用新型]一种大型阀体热挤压成形的预应力组合内冷却模芯

说明书

本实用新型公开了一种大型阀体热挤压成形的预应力组合内冷却模芯，将模芯分解为芯心、芯套和法兰三个部分，结构简单，加工方便，采用预应力组合构造，无需紧固件装配，芯心更换容易，提高了模芯整体结构强度和芯心寿命，降低了模芯制造成本，减少了模具消耗。

技术领域

本实用新型属于金属材料塑性成形技术领域，尤其涉及一种大型阀体热挤压成形的预应力组合内冷却模芯和方法。

背景技术

带左右双法兰的大型三通阀体是油气井口装置和采油树设备中高端阀门的关键零部件。传统的生产方式主要采用自由锻造方法，锻件肥头大耳，需要经过机械加工去除大量材料，才可获得阀体的法兰和内外形结构，材料利用率低，制品金属流线不连续，使用寿命低；采用模锻方法时，虽可改善上述状况，但对于大型阀体的双法兰模膛充满困难，易于产生折叠缺陷，往往需要预制坯，且无法成形内孔，外形会产生较大飞边，需增加切边工序，材料利用率也较低。因此，一种先进的多向双动精密挤压近净成形方法应运而生：尺寸精确、金属流线完整、耐蚀性和强韧性高，将大幅度提高产品力学性能和材料利用率，大幅度降低材料消耗，缩短制造周期，解决制约异形多孔腔复杂零部件的制造工艺上的瓶颈问题。

但是，挤压模具作为多向双动精密挤压成形的核心技术装置，由模座和模芯，以及挤压杆和穿孔针构成。其中的模芯一般为整体结构，重量极大，材料昂贵，型腔复杂，制造工艺难度大，同时，由于高温坯料与模芯内部直接接触的时间长达30秒，模芯受热剧烈，加之高温金属的强烈摩擦和挤压，内外受力复杂，应力分布极不均匀，极易使模芯内部产生高温磨损、压塌、变形或局部熔化和热裂纹，导致整体模芯报废，因而在生产成本中的占比较高。

因此，需要开发一种新的大型阀体的热挤压成形的预应力组合模芯和内冷却方法，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对整体模芯现有技术的缺陷，提供一种能够充分均衡模芯内外部材料的应力水平，进一步减少接触高温坯料的模芯重量，有效降低模芯的热应力，提高模芯的使用寿命，提高金属充模质量，减少阀体成形缺陷的大型阀体热挤压成形的预应力组合内冷却模芯和内冷却方法。

本实用新型的具体方案为：一种大型阀体热挤压成形的预应力组合内冷却模芯，包括上模芯、下模芯和阀体左右法兰，上模芯和下模芯上下相对设置，阀体左右法兰设置在上模芯和下模芯之间，分布在它们的左右两侧，上模芯和下模芯的分模面设置在阀体左右法兰中心的水平剖分面上。

上模芯包括上模芯套、上模芯心和上模左右法兰半环。

下模芯包括下模芯套、下模芯心和下模左右法兰半环。

上模芯套与上模芯心适配，下模芯套与下模芯心适配，上模芯心和下模芯心的外壁与阀体左右法兰适配，它们相互适配的面统称为配合面。

配合面从左右法兰内侧面剖切后，呈一个圆柱面和两个位于圆柱面两端的带有锥度的圆锥面，圆柱面与圆锥面的过渡处设有定位台阶，上模左右法兰半环通过上模芯套、上模芯心和定位台阶进行定位和固定。下模左右法兰半环通过下模芯套、下模芯心和定位台阶进行定位和固定。定位台阶使得本装置无需紧固螺钉，结构简单，靠上下模芯就能将半环压紧，且能够承受模腔内的挤压力。

进一步的，上模芯套与上模芯心选用过盈装配，下模芯套和下模芯心选用过盈装配。过盈装配构成预应力组合模芯，使芯心和芯套之间的应力分布趋于均匀，可提高模芯的整体结构强度。

进一步的，所述上模芯套圆柱面部位设有一定位台阶，构成圆柱形空间。所述上模左右法兰半环与装配在该圆柱形空间中的上模芯心的剖切面贴合在一起。所述下模芯套圆柱面部位设有一定位台阶，构成圆柱形空间。所述下模左右法兰半环与装配在该圆柱形空间中的下模芯心的剖切面贴合在一起。