典型阀门阀体多向模锻成形工艺及应用
多向模锻是指在闭式模腔内对坯料施加工艺力，进行多方向联合挤压、锻造成形的一种模锻方法。采用多向模锻技术可一次成形带内空腔、外枝丫或具有凹凸外形的复杂结构锻件，成形的锻件形状复杂、尺寸精确，接近成品零件。阀门是各行业及生产生活中常见的一种基础性零件，目前在电力、石油化工、核电、航空、国防等领域有广泛应用，随着技术的发展这些领域对阀门阀体的制造工艺及质量等级提出了更高的要求，因此多向模锻成形工艺作为锻造阀体的最佳工艺方法，越来越受到阀体制造加工企业的重视。三通阀体、带主法兰阀体、带侧法兰阀体是最常见的三种阀体结构形式，本文对其成形工艺过程及应用进行了分析和阐述。
三通阀体锻件成形工艺
三通阀体锻件(图1)的垂直脖孔腔较深且内径大于水平脖孔腔。该类锻件采用多向模锻工艺成形时可直接锻造出垂直及水平方向的孔腔，一般采用水平分模工艺。锻件成形过程所需要的合模载荷由合模缸提供，垂直穿孔载荷由垂直缸提供，水平穿孔载荷由水平缸提供，为保证锻件的整体充填效果，水平穿孔一般采用压力控制方式。三通阀体锻件成形用模具结构示意图如图2所示，成形过程对坯料进行镦挤，重点关注材料流动及分配情况，保证金属充满模具型腔。
图1三通类阀体锻件
垂直冲头
垂直冲头
上模
水平冲头
下模
图2三通类阀体锻件模具结构
三通类阀体锻件锻造成形工艺如下：
(1)锻件成形用坯料加热到始锻温度，该类锻件主要材质为ASTM、A105、F11、F22等，一般始锻温度不大于1200℃,模具预热温度为200℃。锻造前对模具进行润滑，上模、垂直冲头及水平冲头开模至设定位置，具体如图3(a)所示。(2)坯料从分模面处垂直放入下模型腔，如图3(b)所示。(3)坯料放入模具型腔后，上模开始下行，对坯料进行镦粗，运行至与分模面接触。一般上模采用压力控制方式，以保证金属充填型腔及上模不胀模，如图3(c)所示。(4)垂直冲头下行对金属进行挤压，挤压到位后，锻件垂直孔腔成形结束，如图3(d)所示。(5)水平冲头对向挤压至金属完全充满模具型腔，为保证锻件的合格率，水平冲头一般也采用压力控制方式，如图3(e)所示。(6)水平冲头回程，与锻件水平孔腔分离，如图3(f)所示。(7)垂直冲头回程，与锻件垂直孔腔分离，如图3(g)所示。(8)上模回程，与锻件分离，如图3(h)所示。(9)下顶出锻件，将锻件从模具型腔移出，然后对模具进行冷却润滑，此时模具位置如图3(i)所示。
(a)初始状态(b)坯料放入模具型腔(c)合模镦粗坯料
(d)垂直冲头挤压金属
(g)垂直冲头回程
(e)水平冲头挤压金属
(h)上模回程
(f)水平冲头回程
(i)移出锻件
图3三通类阀体锻件成形过程示意
此类阀体锻件主要用于核电、火电等领域，具有较高的耐高温高压、优秀的耐应力腐蚀能力，根据使用环境和用户需求，此类锻件分为不同的通径或磅级，外观形状略有差异，主要产品见图4。
图4三通类阀体锻件实物
带主法兰阀门阀体锻件成形工艺
带主法兰锻件形状见图5,锻件中体带有法兰，锻件上大下小，该类锻件必须采用水平分模工艺。垂直分模时，锻件成形过程所需要的合模载荷由水平缸提供。为降低合模载荷，带主法兰阀体锻件成形用模具可采用复合分模形式，具体模具结构示意图如图6所示，左模、右模与液压机水平缸连接，提供左右载荷，垂直冲头与中心缸载荷，对坯料进行镦挤，保证金属填充满模具型腔，是否成形水平孔可根据用户需求，增加辅助穿孔装置。
图5带主法兰阀体锻件
冲头
冲头
左模
右模
下模
图6带主法兰阀体锻件复合分模模具结构
带主法兰锻件锻造成形工艺如下：
(1)锻件锻前准备参考三通阀体，模具初始位置见图7(a)。(2)坯料从左模、右模上端孔腔放入模具型腔，见图7(b)。(3)坯料放入模具型腔后，垂直冲头开始向下运行，对坯料进行镦粗和挤压，在此过程中水平缸对左模、右模提供压力，防止左、右模胀模。垂直冲头应采用压力控制，垂直冲头到达设定压力，金属填满模具型腔时，停止向下运行，见图7(c)。(4)垂直冲头回程，与锻件分离，见图7(d)。
(5)左模、右模回程，与锻件分离，见图7(e)。(6)下顶出锻件，将锻件从模具型腔移出，然后对模具进行冷却润滑，此时模具位置见图7(f)。
(c)垂直冲头压制坯料成形(a)初始状态(b)
(c)垂直冲头压制坯料成形
(d)上冲头回程(e)左模、右模回程(f)移出锻件
图7带主法兰锻件成形过程示意
该类带主法兰阀体锻件的垂直孔径大、带法兰，左右水平孔径较
小且对称，主