閥門制造工藝講座

1、閥門制造工藝講座第一章閥門制造的工藝特點初看起來閥門零件不多、 結構簡單、 精度一般， 在機械行業(yè)屬于簡單 部件，但是閥門的核心密封部位卻要求特別高、 密封吻合必須零對零 才能達到氣密試驗的零泄漏。所以其制造工藝復雜，技術難度也大， 有下面一些特點：1) 從制造材料上講，由于閥門的品種規(guī)格繁多，應用在國民經(jīng)濟的各個領域，其適用場合千差萬別，如高溫高壓、低溫深冷、易燃易爆、劇毒、強腐蝕介質工況條件，對閥門的材質提出了苛刻的要求。除鑄鐵、碳素鋼、合金結構鋼外，還大量采用 CrNi 不銹鋼、CrMoAl滲氮鋼、CrMoV耐熱鋼、CrMnN耐酸剛、沉淀硬化鋼、雙相不銹鋼、低溫鋼、鈦合金、蒙耐爾合金、因

2、科乃爾合金、哈氏合金和GoCrW硬質合金等。這些高合金材料的鑄造、焊接、加工性能很差，給制造工藝帶來很大難度。加上這些材料大多是高合金、高強度、高硬度的貴重材料，從材料的選擇、備料、采購方面都存在著很多困難。有些材料由于使用量小，難以采購供貨。2) 從鑄造毛坯結構上講，大部分的閥門毛坯采用的是結構復雜的薄殼鑄件，不僅要求有良好的外觀質量，更要有致密的內在質量和良好的金相結構，不能有氣孔、縮孔、夾砂、裂紋等缺陷。因此其鑄造工藝復雜、熱處理技術難度高。在機械行業(yè)里，閥門的承壓薄殼鑄件毛坯的鑄造難度遠較其他機械構件的復雜、 困難更多。3) 從機械加工工藝上講，由于大多數(shù)的高強、高硬、高耐腐蝕材料的切

3、削性能都不好，如高合金的不銹鋼、耐酸剛都具有韌性大、強度高、散熱差、切削性大和加工硬化傾向強等缺點，很難達到要求的尺寸精度和光潔度，給機加工的刀具、工藝和設備帶來定困難。另外，閥門密封面在加工精度、配合角度、光潔度和配對密封副的要求也很高，給機加工帶來很大難度。4) 從閥門零件的工藝安排上講，閥門的主要零件個數(shù)不多，結構相對簡單，大部分尺寸的加工精度不高，外部比較粗糙，這就給人一種屬于簡單機械的印象。其閥門的心臟密封部位可是極其精密的，其密封面的“三度”(平整度、光潔度、硬度)要求很高，以及兩個密封面組成的密封副的吻合度都要達到零對零要求，就是閥門加工的最大工藝難點。5) 從閥門的實驗和檢驗上

4、講，閥門是壓力管道重要的啟閉、調節(jié)元件，而壓力管道的使用工況是千差萬別的， 高溫高壓、 低溫深冷、易燃易爆、劇毒強腐蝕。可是閥門制造的實驗和檢驗條件不可能達到工況的同等要求，國際、國內各種閥門實驗標準規(guī)定都是在接近常溫的條件下，用氣體或水作為介質進行試驗的。這就存在一個最根本的隱患，就是正常出廠試驗合格的閥門產(chǎn)品，在苛刻的實際工況條件下可能會產(chǎn)生由于材料選用、鑄件質量和密封破壞等問題而難以滿足使用要求，還會發(fā)生重大的質量事故。難怪有些干了一輩子的老閥門專家，越老越拘謹、越干越擔心了。第二章閥門鑄造工藝閥門的鑄造是閥門制造過程的重要環(huán)節(jié)， 有了好的鑄件就決定了好閥門成功的重大比例。 下面介紹鑄造

5、工藝設計和閥門行業(yè)常用的幾種 鑄造工藝方法： 鑄件的鑄造工藝設計：正確而有效的控制鑄件凝固是獲得優(yōu)質鑄鋼件的頭等重要條件， 采取正確的工藝措施如：澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵、工藝補正量等，形 成合理的工藝方案。 閥門鑄鋼件由于其壁厚不均勻， 因采取順序冷卻、 順序凝固的原則，以減少鑄件內部的應力、縮孔和縮松等缺陷。 控制鑄鋼件順序凝固的工藝措施：1）設計合理分型位置、澆注位置和澆注系統(tǒng)。2）冒口設計在鑄件最后凝固的部位，再起到補縮作用的同時，延緩冒口周圍鋼水的凝固，造成順序凝固的條件。3）澆注操作時，當鋼水上升至冒口高度 1/4 時，該從冒口頂上澆注，其作用可以增加鋼水壓頭，還可以提高冒口溫度。4）

6、鑄鋼冒口尺寸的確定：其方法有模數(shù)法（按鑄件的熱容量確定）；體積收縮法 （鞍鋼水凝固收縮率確定） ；比值法（按鑄件的補縮類型確定） 和熱節(jié)圓法（按鑄件的熱節(jié)圓確定） 。目前工廠里為了滿足便捷的設計要求，常用的是熱節(jié)圓法，來確定冒口的尺寸。5）鑄件收縮率的選定：鑄鋼件在凝固冷卻的過程中，其體積和尺寸都會收縮減小，由液態(tài)凝固為固態(tài)的收縮量一般以長度的改變量一線收縮率來表示（）。影響鑄造收縮率的因素很多， 鑄件在鑄型中固態(tài)收縮時還受外界阻力的影響，會使其實際的收縮量減少，此時稱為非自有收縮，而非 自由收縮率總是小于自由收縮率。影響鑄造收縮率的因素主要有金屬 合金的種類、鑄件結構和尺寸長度，另外造型材料

7、、型芯的緊實程度 等也影響鑄件產(chǎn)生非自有收縮率。根據(jù)閥門的生產(chǎn)實踐，為了方便模具設計，縮尺一般參考下表選取:鋼種縮尺碳鋼WCB ZG2520/1000不銹鋼CF8 CF8M ZG0Cr18Ni9ZG0Ci18Ni12Mo2Ti20-25/1000鉻鉬鋼ZGCr5Mo C520-25/1000耐熱鋼WC6 WC918-22/1000鑄鐵HT25010/1000 砂型鑄造：閥門行業(yè)常用的砂型鑄造，按粘接劑的不同還可分為:濕型砂、干型砂、水玻璃砂和咲喃樹脂自硬砂等。 濕型砂是以膨潤土為粘接劑的造型工藝方法，它的特點是：造好 的砂型不需要烘干，不需要經(jīng)過硬化處理，砂型有一定的濕態(tài)強度, 砂芯、型殼的退

8、讓性較好，便于鑄件的清理落砂。造型生產(chǎn)效率高， 生產(chǎn)周期短，材料成本低，便于組織流水線生產(chǎn)。他的缺點是：鑄件 易產(chǎn)生氣孔、夾砂、粘砂等缺陷，鑄件的質量尤其是內在質量不夠理 想。鑄鋼件濕型砂的配比及性能表:序號配比(%性能用途新砂舊 砂膨潤 土碳 酸 鈉糊精紙 漿含水量%透氣性AFS濕壓強度KPa粒度組別1加入量1101009/110.20.2/0.43.8/4.3100/20056/77小鑄鋼件用砂215505030.40.6 /1.24/4.710050/75機器造型用砂干型砂是以粘土為粘接劑的造型工藝方法，稍加膨潤土可以提咼其濕強度。它的特點是：砂型需要烘干，有良好的透氣性，不易產(chǎn)生 沖砂

9、、粘砂、氣孔等缺陷，鑄件的內在質量較好。特的缺點是需要砂 型烘干設備，生產(chǎn)的周期較長。水玻璃砂是以水玻璃為粘接劑的造型工藝方法， 它的特點是：水 玻璃遇C02后有自動硬化的功能，可有氣硬法造型和造芯的各種優(yōu) 點，但存在型殼潰散性差，鑄件清砂困難以及舊砂再生、回用率低的 缺點。水玻璃CO2硬化砂配比及性能表:序號配比 %性 能用途粒度 級別加 入 量水玻璃堿溶液15-20%膨潤土含水量%濕透氣性濕壓 強度KPa硬化 強度MPa1151008-90.74-54-510025-301.5大鑄件2301006.5-7.54.5-5.53005-15鑄鋼件3211004-4.5LK-2 潰水 3.5型芯

10、散劑0.4-0.61501.0砂 咲喃樹脂自硬砂造型是以咲喃樹脂為粘接劑的鑄造工藝方法，在常溫下由于粘接劑在固化劑的作用下發(fā)生化學反應而固化砂型。它 的特點是砂型不必烘干，這就縮短了生產(chǎn)周期，節(jié)約了能源。樹脂型 砂易于緊實、潰散性好，鑄件的型砂易于清理，鑄件尺寸精度高，表 面光潔度好，可以大大提咼鑄件質量。他的缺點是：對于原砂的質量 要求高，生產(chǎn)現(xiàn)場有輕微的刺激性氣味，而且樹脂的成本也較高。咲喃樹脂自硬砂混合料配比及混制工藝:原砂呋喃樹脂加入量占原 砂重量比固化劑加入量占呋喃 樹脂重量比硅烷加入量占呋喃樹 脂重量比100%1-2%30-50%0.1-0.3%咲喃樹脂自硬砂的混制工藝：樹樹脂自硬

11、砂最好采用連續(xù)式混砂機，將原漿、樹脂、固化劑等依次加入、快速混合而成，隨時混制、 隨時使用?；熘茦渲皶r各種原料的加入順序如下: 原砂+固化劑（對甲苯磺酸水溶液）-（120180s）-樹脂+硅烷-（6090s）-出典型的砂型鑄造工藝卡片:典型的砂型鑄造生產(chǎn)流程:、精密鑄造：近年來，閥門廠家越來越注重鑄件的外觀質量和尺寸 精度。應為良好的外觀是市場的基本需求， 也是作為機加工頭道工序 的定位基準。閥門行業(yè)常用的精密鑄造是熔模鑄造，現(xiàn)簡單要介紹如下： 熔模鑄造的兩種工藝方法： 采用低溫蠟基摸料 （硬脂酸 +石蠟）、低壓注蠟、水玻璃型殼、熱水脫蠟、大氣熔煉澆注工藝，主要用于質 量要求一般的碳素鋼和低

12、合金鋼鑄件，鑄件尺寸精度可達國家標準CT&9級。 采用中溫樹脂基摸料、高壓注蠟、硅溶膠模殼、蒸汽脫蠟、快速大氣或真空熔煉澆注工藝，鑄件尺寸精度可達CT4- 6級的精密鑄件。 熔模鑄造典型工藝流程：熔模鑄造的特點：鑄件尺寸精度高，表面光整、外觀質量好?？梢澡T造結構形狀復雜、難以用其他工藝方法實現(xiàn)加工的零件。鑄件材料不受限制， 各種合金材料如：碳素鋼、不銹鋼、 合金鋼、鋁合金、高溫合金、以及貴重金屬等材料，尤其是難以用鍛造、焊接和切削加工的合金材料。生產(chǎn)靈活性好，適應性強。可以大批生產(chǎn)，也適用于單件或小批生產(chǎn)。熔模鑄造也有一定的局限性，如 : 工藝流程繁瑣、生產(chǎn)周期長。由于其可采用的鑄造工藝手段有限， 用于鑄造壓薄殼閥門鑄件時，其承壓能力不能很高。鑄造缺陷的分析任何鑄件內部都是會有缺陷的， 這些缺陷的存在給鑄件的內在質量 帶來很大的隱患，在生產(chǎn)過程中為消除這些缺陷進行的補焊也會給生 產(chǎn)流程帶來很大的負擔。尤其閥門作為承受壓力、溫度的薄殼鑄件， 其內部的組織致密性非常重要。 因此，鑄件的內部缺陷成為影響鑄件 質量的決