阀门制造工艺即制造阀门的方法,一般指阀门零件的毛坯制造、机械加工、焊接和热处理工艺过程以及阀门的装配工艺过程。与其他机械制造工艺相比,阀门制造工艺有如下特点:
阀门毛坯的制造工艺及检验比较复杂:
阀门使用在流体管路上,它本身承受各种温度、压力的介质的冲刷和腐蚀,若毛坯存在极小的缺陷也会发生渗漏,而造成介质的损失和浪费。当输送有毒有害、易燃、易爆或放射性介质时,阀门渗漏往往会引起中毒火灾爆炸或污染等重大事故,并迫使系统或工厂停产。
为了确保阀门的安全可靠性,除了在出厂前以公称压力的1.25~1.5倍的试验压力对阀门进行强度试验外,对毛坯的外部质量和内部质量要求也很严格。
阀门的铸件毛坯是结构较复杂的薄壁壳体件,铸件要求表面光洁、铸字清晰,特别是要有致密的组织,不得有气孔、缩孔、疏松、裂纹和包砂等缺陷。为了满足上述要求,铸造时需采取一系列工艺措施,如选用高耐火度的造型材料并控制型砂水分,造型时应分层打实以保证砂型硬度,采用合理的浇冒口系统及严格控制浇注速度和温度等。总之。由于技术要求较高,阀门毛坯的铸造工艺比一般铸件复杂。
阀门毛坯除进行尺寸、位置精度及外观检查外,有的还要进行金相组织、化学成分、力学性能、耐腐蚀性能和无损探伤等多项检验,以排除导致阀门壳体渗漏的缺陷。
阀门零件在机床上装夹比较困难:
阀门主要零件的结构、形状比较复杂,有些零件属薄壁、细长件,刚性差,在机床加工时,零件的定位和装夹都比较困难,因此需要较为复杂的专用工装夹具。
有的阀门零件(如阀体、闸板)定位基面的精度和粗糙度较低,有时甚至采用非加工表面定位,而被加工的密封面等部位的精度和粗糙度要求却很高,很难保证加工质量。为此,为满足工艺上的需要,往往需提高定位基面的精度和粗糙度,或在非加工表面上加工出定位基面,这就增加了阀门制造工艺的复杂性。
材料种类繁多,机械加工难度大:
阀门材料的种类很多,除各种铸铁、碳素钢、合金结构钢及有色金属外,还采用铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬钼铝渗氮钢、沉淀硬化钢、铬钼钢、铬钼钒钢、铬锰氮耐酸钢、低温钢、钛及钛合金、钴基硬质合金及尼龙、塑料等非金属材料。
上述大部分高强、耐腐蚀和高硬材料的切削性能不好。如不锈钢,由于其韧性大、热强度高、热导率低、切屑附性大及加工硬化趋势强等原因,刀具极易磨损,很难达到规定的零件加工精度和表面粗糙度。而阀门密封面的几何形状精度和表面粗糙要求很高,因此更增加了机械加工的难度。
材料的切削性能差,给零件的加工方法、刀具角度和几何形状、刀具材料、切削用量及工艺装备等方面带来了很多新的课题。
阀门的分类主要按用途和结构特点来分。但一般我们采用通用分类法即按原理、作用又按结构划分,这种方法是目前国内、国际最常见的分类方法。在这里我们按阀体的材料不同,阀门可分为:
(1) 金属材料阀门:其阀体等零件由金属材料制成。如铸铁阀、碳钢阀、合金钢阀、铜合金阀、铝合金阀、铅合金阀、钛合金阀、蒙乃尔合金阀等。
(2) 非金属材料阀门:其阀体等零件由非金属材料制成。如塑料阀、陶阀、搪阀、玻璃钢阀等。
(3) 金属阀体衬里阀门:阀体外形为金属,内部凡与介质接触的主要表面均为衬里,如衬胶阀、衬塑料阀、衬陶阀等。
阀体材料主要有:C 碳钢,I1Cr5Mo 铬钼钢,HCr13 系不锈钢,K 可锻铸铁,L 铝合金,P0Cr18Ni9 系不锈钢,PL00Cr19Ni10 系不锈钢,Q 球墨铸铁,R0Cr12Ni12Mo2 系不锈钢,RL00Cr17Ni14Mo2 系不锈钢,S 塑料,T 铜及铜合金,Ti 钛及钛合金,V 铬钼钒钢,Z 灰铸铁。
以下为几种不锈钢阀门材料参数及具体运用:
不锈钢阀门材料参数表材料代号中文简称应用介质工作温度范围WCB碳钢无腐蚀性应用,包括水,油和气温度范围:-30℃~425℃LCB低温碳钢-低温应用,温度低至 -46℃,不能用于温度高于 340℃ 的场合LC33.5% 镍钢-低温应用,温度低至 -101℃,不能用于温度高于 340℃ 的场合WC61.25% 铬 0.5% 钼钢无腐蚀性应用,包括水、油和气温度范围:-30℃ 至 593℃WC92.25% 铬无腐蚀性应用,包括水、油和气温度范围:-30℃ 至 593℃C55% 铬 0.5% 钼轻度腐蚀性或侵蚀性应用及无腐蚀性应用温度范围:-30℃ 至 649℃C129% 铬 1% 钼轻度腐蚀性或侵蚀性应用及无腐蚀性应用温度范围:-30℃ 至 649℃CA6NM12% 铬钢腐蚀性应用温度范围:-30℃ 至 482℃CA1512% 铬腐蚀性应用温度范围高达 704℃CF8M316 不锈钢腐蚀性或超低温或高温无腐蚀性应用温度范围:-268℃ 至 649℃,温度 425℃ 以上要指定碳含量 0.04% 及以上CF8C347 不锈钢主要用于高温,腐蚀性应用温度范围:-268℃ 至 649℃,温度 540℃ 以上要指定碳含量 0.04% 及以上CF8304 不锈钢腐蚀性或超低温或高温无腐蚀性应用温度范围:-268℃ 至 649℃,温度 425℃ 以上要指定碳含量 0.04% 及以上CF3304L 不锈钢腐蚀性或无腐蚀性应用温度范围高达 425℃CF3M316L 不锈钢腐蚀性或无腐蚀性应用温度范围高达 454℃CN7M合金钢具有很好的抗热硫酸腐蚀性能温度高达 425℃M35-1蒙乃尔可焊接等级,具有很好的抗所有普通有机酸和盐水腐蚀的性能,也具有很高的抗大多数碱性溶液腐蚀的性能温度高达 400℃N7M哈斯特镍合金 B特别适用于处理器各种浓度和温度的氢氟酸,具有很好的抗硫酸和磷酸腐蚀的性能温度高达 649℃CW6M哈斯特镍合金 C具有很好的抗强氧化环境腐蚀的性能,在高温下具有很好的特性,对甲酸(蚁酸)、磷酸、亚硫酸和硫酸具有很高的抗腐蚀性能温度高达 649℃CY40因科镍合金在高温应用中表现很好,对于强腐蚀流体介质具有很好的抗腐蚀性能
铸件是材料在模具中整体浇注成型,它的应力分布均匀,对受压方向没有限制。而锻件是由同一方向的力打压而成,它内部的应力就有方向性,只能承受有方向性的压力。
相同材料,相同壁厚的铸件和锻件,在强度和晶相结构上,锻件要优于铸件。
对阀门来说,相同磅级、相同材料的铸件阀门的壁厚要厚于锻件。它的耐压强度是与锻件相等的。
铸件对于铸造工艺的要求比较高,最大的特点是可以做出比较复杂的形状,阀门本体结构以及流道都是不规则的,铸造可以一次性成型,只要工艺过关,可以铸造出大口径的阀门本体。
锻件的致密性比较好,但是对于太复杂的流道和外形无法一次成型,往往需要模块化进行,分开锻造再焊接在一起,由此锻件的尺寸受到一定限制。锻件往往不能加工出复杂,流线型的流道。流道的加工通过车削而成,内部形成很多尖角过渡,在这些尖角处极易造成应力不均,产生开裂。同时模块化焊接而成的设计, 锻造阀门的阀座口径相对固定,在某些阀门尺寸上,它的口径就偏小,影响流通能力。造成阀门流阻的加大,整个系统效率的降低。由于在大尺寸阀门锻造工艺的局限,同时为节约成本,目前许多厂家通常采用阀体中心部分铸件,两端锻件的结构。无论是铸件,锻件。在加工时,都有可能产品缺陷。
铸件的主要缺陷表现在沙眼,气泡等;锻件的主要缺陷表现在大晶粒,冷硬现象,裂纹,龟裂等。
为了获得合格的产品质量,相对应的铸件需要热处理消除铸造过程中的应力,同时采用X-射线,磁粉探伤,渗透检查等检测手段。而对锻件来说,这就需要对焊缝的严格的热处理和相应的检测手段来保证。锻件往往需要超声波检查。另外,要提到的是焊接工艺制定非常严格,焊接工程师的资质也是保证产品质量的关键。
锻造和铸造是两个不同的加工工艺,根据以上简要归纳如下
铸造:熔融的液态金属填满型腔冷却。制件中间易产生气孔。
铸造:把金属加热熔化后倒入砂型或模子里,冷却后凝固成为器物。性能的区别锻造时,金属经过塑性变形,有细化晶粒的做用,切纤维连续,因此常用于重要零件的毛丕制造,例如轴、齿论等。
锻造:主要是在高温下用挤压的方法成型。可以细化制件中的晶粒。
锻造:用锤击等方法,使在可塑状态下的金属材料成为具有一定形状和尺寸的工件,并改变它的物理性质。