高颈法兰广泛应用于锅炉压力容器、石油化工、造船、制药、机械等行业。本作品开发了一套高颈法兰封闭轧制模具及工艺系统。其轧制过程为法兰毛坯在驱动辊的旋转运动和压紧辊的进给运动作用下，不断地咬入驱动辊与压紧辊构成的封闭孔型，产生连续局部塑性变形，上下压板限制金属的轴向流动，使毛坯壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形。通过该工艺轧制成形的高颈法兰具有产品质量好、生产成本低等优点。

高颈法兰又叫长颈法兰，是一种盘状零件，主要用来实现管与管之间的联接。法兰是管道连接中的核心部件，一旦其发生故障将会导致泄漏事故的发生。高颈法兰由于是整体法兰，且颈部的存在大大提高了其自身的刚性，目前已广泛应用于石油化工、城市供水系统、以及电力公司等领域。
高颈法兰由于颈部高而薄，且上下截面差异较大，给其成形带来一定的难度。目前，生产高颈法兰主要采用砂型铸造法和锻造法。砂型铸造法是先获得铸钢毛坯，再机加工成形。由于铸态组织的法兰，容易产生疏松等缺陷，难以保证其机械性能。此外，在投料时还需留出相当大的加工余量，致使产品的材料利用率仅为50%~60%，并耗费大量工时；锻造法成形高颈法兰，工序较为复杂，特别是直径1000mm以上的高颈法兰，需加热七到八次法兰坯料才能成形，且存在生产效率、加工余量大等缺点。尽管有些厂家采用径轴向轧制方法成形高颈法兰，但由于该设备成本高、控制难度大等缺点，目前也没有得到推广。综上所述，以上工艺不符合当今资源节约型社会的发展需求，不是成形高颈法兰的最佳工艺，开发高效节材的工艺成形高颈法兰具有重大的应用价值和广泛的市场前景。 本作品在上述背景下，采用封闭一次轧制成形方法生产高颈法兰。该方法能够轧制多种规格、不同形状的高颈法兰。目前最大可加工直径2000mm，高度300mm的高颈法兰。该方法成形的高颈法兰截面形状更接近成品，材料利用率可比锻造法提高10%以上，且轧制成品内部组织致密、晶粒细小、力学强度、耐磨性和疲劳寿命明显高于其他加工方法生产的高颈法兰，具有良好的市场前景及经济效益。

第十二届“挑战杯”作品 三等奖
2011年省第十二届“挑战杯”大学生课外科技作品竞赛一等奖