阀门制造工艺讲座.doc

阀门制造工艺讲座 第一章 阀门制造的工艺特点 初看起来阀门零件不多、结构简单、精度一般，在机械行业属于简单部件， 但是阀门的核心密封部位却要求特别高、密封吻合必须零对零才能达到气密试验的零泄漏。所以其制造工艺复杂，技术难度也大，有下面一些特点： （1）从制造材料上讲，由于阀门的品种规格繁多，应用在国民经济的各个领域，其使用场合千差万别，如高温高压、低温深冷、易燃易爆、剧毒、强腐蚀介质等工况条件，对阀门的材质提出了苛刻的要求。除铸铁、碳素钢、合金结构钢外，还大量采用CrNi不锈钢、CrMoAl 渗氮钢、CrMoV耐热钢、CrMnN耐酸钢、沉淀硬化钢、双相不锈钢、低温钢、钛合金、蒙耐尔合金、因科乃尔合金、哈氏合金和G0CrW硬质合金等。这些高合金材料的铸造、焊接、加工性能很差，给制造工艺带来很大的难度。加上这些材料大多是高合金、高强度、高硬度的贵重材料，从材料的选择、备料、采购方面都存在着很多困难。有些材料由于使用量小，难以采购供货。 （2）从铸造毛坯的结构上讲，大部分的阀门毛坯采用的是结构复杂的薄壳铸件，不仅要求有良好的外观质量，更要有致密的内在质量和良好的金相结构，不能有气孔、缩孔、夹砂、裂纹等缺陷。因此其铸造工艺复杂、热处理技术难度高。在机械行业里，阀门的承压薄壳铸件毛坯的铸造难度远较其他机械构件的铸件复杂、困难更多。 （3）从机械加工工艺上讲，由于大多数的高强、高硬、高耐腐蚀材料的切削性能都不好，如高合金的不锈钢、耐酸钢都具有韧性大、强度高、散热差、切屑粘性大和加工硬化倾向强等缺点，很难达到要求的尺寸精度和光洁度，给机加工的刀具、工艺和设备带来一定困难。另外，阀门密封面在加工精度、配合角度、光洁度和配对密封副的要求也很高，给机械加工带来很大难度。 （4）从阀门零件的工艺安排上讲，阀门的主要零件个数不多，结构相对简单，大部分尺寸的加工精度不高，外部比较粗糙，这就给人一种属于简单机械的印象。其实阀门的心脏密封部位可是极其精密的，其密封面的“三度”（ 平整度、光洁度、硬度）要求很高，以及两个密封面组成的密封副的吻合度都要达到零对零，才能满足气密试验的零泄漏。这种以粗糙的基准来保证心脏部位精密的零对零要求，就是阀门加工的最大工艺难点。 （5）从阀门的试验和检验上讲，阀门是压力管道重要的启闭、调节元件，而压力管道的使用工况是千差万别的，高温高压、低温深冷、易燃易爆、剧毒强腐蚀。可是阀门制造的试验和检验条件不可能达到工况的同等要求，国际、国内各种阀门试验标准规定都是在接近常温的条件下，用气体或水作为介质进行试验的。这就存在一个最根本的隐患，就是正常出厂试验合格的阀门产品，在苛刻的实际工况条件下可能会产生由于材料选用、铸件质量和密封破坏等问题而难以满足使用要求，还会发生重大的质量事故。难怪有些干了一辈子的老阀门专家，越老越拘谨、越干越担心了。 第二章 阀门铸造工艺 阀门的铸造是阀门制造过程的重要环节，有了好的铸件就决定了好阀门成功的重大比例。下面介绍铸造工艺设计和阀门行业常用的几种铸造工艺方法： 铸件的铸造工艺设计： 正确而有效的控制铸件凝固是获得优质铸钢件的头等重要条件，采取正确的工艺措施如：浇注系统、冒口和冷铁、工艺补正量等，形成合理的工艺方案。阀门铸钢件由于其壁厚不均匀，应该采取顺序冷却、顺序凝固的原则，以减少铸件内部的应力、缩孔和缩松等缺陷。 ⑴ 控制铸钢件顺序凝固的工艺措施： 1）设计合理分型位置、浇注位置和浇注系统。 2）冒口设计在铸件最后凝固的部位，在起到补缩作用的同时，延缓冒口周围钢水的凝固，造成顺序凝固的条件。 3）浇注操作时，当钢水上升至冒口高度1/4时，改从冒口顶上浇注，其作用可以增加钢水压头，还可以提高冒口温度。 4）铸钢冒口尺寸的确定：其方法有模数法（按铸件的热容量确定）；体积收缩法（按钢水凝固收缩率确定）；比值法（按铸件的补缩类型确定）和热节圆法（按铸件的热节圆确定）。目前工厂里为了满足便捷的设计要求，常用的是热节圆法，来确定冒口的尺寸。 5）铸件收缩率的选定：铸钢件在凝固冷却的过程中，其体积和尺寸都会收缩减小，由液态凝固为固态的收缩量一般以长度的改变量--线收缩率来表示（%）。 影响铸造收缩率的因素很多，铸件在铸型中固态收缩时还受外界阻力的影响，会使其实际的收缩量减少，此时称为非自由收缩，而非自由收缩率总是小于自由收缩率。影响铸造收缩率的因素主要有金属合金的种类、铸件结构和尺寸长度，另外造型材料、型芯的紧实程度等也影响铸件产生非自由收缩率。 根据阀门的生产实践，为了方便模具设计，缩尺一般参考下表选取： 钢 种 碳 钢 WCB ZG25 20/1000 不锈钢 CF8 CF8M ZG0Cr18Ni9 ZG0Ci18Ni12Mo2Ti