閥門制造基本工藝講座

閥門制造工藝講座第一章閥門制造工藝特點(diǎn)初看起來(lái)閥門零件不多、構(gòu)造簡(jiǎn)樸、精度普通，在機(jī)械行業(yè)屬于簡(jiǎn)樸部件，但是閥門核心密封部位卻規(guī)定特別高、密封吻合必要零對(duì)零才干達(dá)到氣密實(shí)驗(yàn)零泄漏。因此其制造工藝復(fù)雜，技術(shù)難度也大，有下面某些特點(diǎn)：從制造材料上講，由于閥門品種規(guī)格繁多，應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，其合用場(chǎng)合千差萬(wàn)別，如高溫高壓、低溫深冷、易燃易爆、劇毒、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)工況條件，對(duì)閥門材質(zhì)提出了苛刻規(guī)定。除鑄鐵、碳素鋼、合金構(gòu)造鋼外，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、因科乃爾合金、哈氏合金和GoCrW硬質(zhì)合金等。這些高合金材料鍛造、焊接、加工性能很差，給制造工藝帶來(lái)很大難度。加上這些材料大多是高合金、高強(qiáng)度、高硬度貴重材料，從材料選取、備料、采購(gòu)方面都存在著諸多困難。有些材料由于使用量小，難以采購(gòu)供貨。從鍛造毛坯構(gòu)造上講，大某些閥門毛坯采用是構(gòu)造復(fù)雜薄殼鑄件，不但規(guī)定有良好外觀質(zhì)量，更要有致密內(nèi)在質(zhì)量和良好金相構(gòu)造，不能有氣孔、縮孔、夾砂、裂紋等缺陷。因而其鍛造工藝復(fù)雜、熱解決技術(shù)難度高。在機(jī)械行業(yè)里，閥門承壓薄殼鑄件毛坯鍛造難度遠(yuǎn)較其她機(jī)械構(gòu)件復(fù)雜、困難更多。從機(jī)械加工工藝上講，由于大多數(shù)高強(qiáng)、高硬、高耐腐蝕材料切削性能都不好，如高合金不銹鋼、耐酸剛都具備韌性大、強(qiáng)度高、散熱差、切削性大和加工硬化傾向強(qiáng)等缺陷，很難達(dá)到規(guī)定尺寸精度和光潔度，給機(jī)加工刀具、工藝和設(shè)備帶來(lái)一定困難。此外，閥門密封面在加工精度、配合角度、光潔度和配對(duì)密封副規(guī)定也很高，給機(jī)加工帶來(lái)很大難度。從閥門零件工藝安排上講，閥門重要零件個(gè)數(shù)不多，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)樸，大某些尺寸加工精度不高，外部比較粗糙，這就給人一種屬于簡(jiǎn)樸機(jī)械印象。其閥門心臟密封部位可是極其精密，其密封面“三度”（平整度、光潔度、硬度）規(guī)定很高，以及兩個(gè)密封面構(gòu)成密封副吻合度都要達(dá)到零對(duì)零規(guī)定，就是閥門加工最大工藝難點(diǎn)。從閥門實(shí)驗(yàn)和檢查上講，閥門是壓力管道重要啟閉、調(diào)節(jié)元件，而壓力管道使用工況是千差萬(wàn)別，高溫高壓、低溫深冷、易燃易爆、劇毒強(qiáng)腐蝕?？墒情y門制造實(shí)驗(yàn)和檢查條件不也許達(dá)到工況同等規(guī)定，國(guó)際、國(guó)內(nèi)各種閥門實(shí)驗(yàn)原則規(guī)定都是在接近常溫條件下，用氣體或水作為介質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這就存在一種最主線隱患，就是正常出廠實(shí)驗(yàn)合格閥門產(chǎn)品，在苛刻實(shí)際工況條件下也許會(huì)產(chǎn)生由于材料選用、鑄件質(zhì)量和密封破壞等問(wèn)題而難以滿足使用規(guī)定，還會(huì)發(fā)生重大質(zhì)量事故。難怪有些干了一輩子老閥門專家，越老越拘謹(jǐn)、越干越緊張了。第二章閥門鍛造工藝閥門鍛造是閥門制造過(guò)程重要環(huán)節(jié)，有了好鑄件就決定了好閥門成功重大比例。下面簡(jiǎn)介鍛造工藝設(shè)計(jì)和閥門行業(yè)慣用幾種鍛造工藝辦法：㈠鑄件鍛造工藝設(shè)計(jì)：對(duì)的而有效控制鑄件凝固是獲得優(yōu)質(zhì)鑄鋼件頭等重要條件，采用對(duì)的工藝辦法如：澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵、工藝補(bǔ)正量等，形成合理工藝方案。閥門鑄鋼件由于其壁厚不均勻，因采用順序冷卻、順序凝固原則，以減少鑄件內(nèi)部應(yīng)力、縮孔和縮松等缺陷。⑴控制鑄鋼件順序凝固工藝辦法：設(shè)計(jì)合理分型位置、澆注位置和澆注系統(tǒng)。冒口設(shè)計(jì)在鑄件最后凝固部位，再起到補(bǔ)縮作用同步，延緩冒口周邊鋼水凝固，導(dǎo)致順序凝固條件。澆注操作時(shí)，當(dāng)鋼水上升至冒口高度1/4時(shí)，該從冒口頂上澆注，其作用可以增長(zhǎng)鋼水壓頭，還可以提高冒口溫度。鑄鋼冒口尺寸擬定：其辦法有模數(shù)法（按鑄件熱容量擬定）；體積收縮法（鞍鋼水凝固收縮率擬定）；比值法（按鑄件補(bǔ)縮類型擬定）和熱節(jié)圓法（按鑄件熱節(jié)圓擬定）。當(dāng)前工廠里為了滿足便捷設(shè)計(jì)規(guī)定，慣用是熱節(jié)圓法，來(lái)擬定冒口尺寸。鑄件收縮率選定：鑄鋼件在凝固冷卻過(guò)程中，其體積和尺寸都會(huì)收縮減小，由液態(tài)凝固為固態(tài)收縮量普通以長(zhǎng)度變化量—線收縮率來(lái)表達(dá)（﹪）。影響鍛造收縮率因素諸多，鑄件在鑄型中固態(tài)收縮時(shí)還受外界阻力影響，會(huì)使其實(shí)際收縮量減少，此時(shí)稱為非自有收縮，而非自由收縮率總是不大于自由收縮率。影響鍛造收縮率因素重要有金屬合金種類、鑄件構(gòu)造和尺寸長(zhǎng)度，此外造型材料、型芯緊實(shí)限度等也影響鑄件產(chǎn)生非自有收縮率。依照閥門生產(chǎn)實(shí)踐，為了以便模具設(shè)計(jì)，縮尺普通參照下表選用：鋼種縮尺碳鋼WCBZG2520/1000不銹鋼CF8CF8MZG0Cr18Ni9ZG0Ci18Ni12Mo2Ti20-25/1000鉻鉬鋼ZGCr5MoC520-25/1000耐熱鋼WC6WC918-22/1000鑄鐵HT25010/1000㈡砂型鍛造：閥門行業(yè)慣用砂型鍛造，按粘接劑不同還可分為：濕型砂、干型砂、水玻璃砂和呋喃樹脂自硬砂等。⑴濕型砂是以膨潤(rùn)土為粘接劑造型工藝辦法，它特點(diǎn)是：造好砂型不需要烘干，不需要通過(guò)硬化解決，砂型有一定濕態(tài)強(qiáng)度，砂芯、型殼退讓性較好，便于鑄件清理落砂。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)。她缺陷是：鑄件易產(chǎn)氣憤孔、夾砂、粘砂等缺陷，鑄件質(zhì)量特別是內(nèi)在質(zhì)量不夠抱負(fù)。鑄鋼件濕型砂配比及性能表：序號(hào)配比（%）性能用途新砂舊砂膨潤(rùn)土碳酸鈉糊精紙漿含水量%透氣性AFS濕壓強(qiáng)度KPa粒度組別加入量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(jī)器造型用砂⑵干型砂是以粘土為粘接劑造型工藝辦法，稍加膨潤(rùn)土可以提高其濕強(qiáng)度。它特點(diǎn)是：砂型需要烘干，有良好透氣性，不易產(chǎn)生沖砂、粘砂、氣孔等缺陷，鑄件內(nèi)在質(zhì)量較好。特缺陷是需要砂型烘干設(shè)備，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。⑶水玻璃砂是以水玻璃為粘接劑造型工藝辦法，它特點(diǎn)是：水玻璃遇CO2后有自動(dòng)硬化功能，可有氣硬法造型和造芯各種長(zhǎng)處，但存在型殼潰散性差，鑄件清砂困難以及舊砂再生、回用率低缺陷。水玻璃CO2硬化砂配比及性能表：序號(hào)配比%性能用途粒度級(jí)別加入量水玻璃堿溶液15-20%膨潤(rùn)土含水量%濕透氣性濕壓強(qiáng)度KPa硬化強(qiáng)度MPa1151008-90.74-54-5≥10025-30≥1.5大鑄件2301006.5-7.54.5-5.5≥3005-15鑄鋼件型芯砂3211004-4.5LK-2潰散劑水0.4-0.6≤3.5≥150≥1.0⑷呋喃樹脂自硬砂造型是以呋喃樹脂為粘接劑鍛造工藝辦法，在常溫下由于粘接劑在固化劑作用下發(fā)生化學(xué)反映而固化砂型。它特點(diǎn)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(shí)、潰散性好，鑄件型砂易于清理，鑄件尺寸精度高，表面光潔度好，可以大大提高鑄件質(zhì)量。她缺陷是：對(duì)于原砂質(zhì)量規(guī)定高，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有輕微刺激性氣味，并且樹脂成本也較高。呋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%呋喃樹脂自硬砂混制工藝：樹樹脂自硬砂最佳采用持續(xù)式混砂機(jī)，將原漿、樹脂、固化劑等依次加入、迅速混合而成，隨時(shí)混制、隨時(shí)使用?；熘茦渲皶r(shí)各種原料加入順序如下：原砂+固化劑（對(duì)甲苯磺酸水溶液）-（120～180s）-樹脂+硅烷-（60～90s）-出砂⑸典型砂型鍛造工藝卡片：⑹典型砂型鍛造生產(chǎn)流程：㈢、精密鍛造：近年來(lái)，閥門廠家越來(lái)越注重鑄件外觀質(zhì)量和尺寸精度。應(yīng)為良好外觀是市場(chǎng)基本需求，也是作為機(jī)加工頭道工序定位基準(zhǔn)。閥門行業(yè)慣用精密鍛造是熔模鍛造，現(xiàn)簡(jiǎn)樸要簡(jiǎn)介如下：⑴熔模鍛造兩種工藝辦法：①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，重要用于質(zhì)量規(guī)定普通碳素鋼和低合金鋼鑄件，鑄件尺寸精度可達(dá)國(guó)標(biāo)CT7～9級(jí)。②采用中溫樹脂基摸料、高壓注蠟、硅溶膠模殼、蒸汽脫蠟、迅速大氣或真空熔煉澆注工藝，鑄件尺寸精度可達(dá)CT4～6級(jí)精密鑄件。⑵熔模鍛造典型工藝流程：⑶熔模鍛造特點(diǎn)：鑄件尺寸精度高，表面光整、外觀質(zhì)量好?？梢藻懺鞓?gòu)造形狀復(fù)雜、難以用其她工藝辦法實(shí)現(xiàn)加工零件。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，特別是難以用鍛造、焊接和切削加工合金材料。生產(chǎn)靈活性好，適應(yīng)性強(qiáng)。可以大批生產(chǎn)，也合用于單件或小批生產(chǎn)。熔模鍛造也有一定局限性，如:工藝流程繁瑣、生產(chǎn)周期長(zhǎng)。由于其可采用鍛造工藝手段有限，用于鍛造壓薄殼閥門鑄件時(shí)，其承壓能力不能很高。㈣鍛造缺陷分析任何鑄件內(nèi)部都是會(huì)有缺陷，這些缺陷存在給鑄件內(nèi)在質(zhì)量帶來(lái)很大隱患，在生產(chǎn)過(guò)程中為消除這些缺陷進(jìn)行補(bǔ)焊也會(huì)給生產(chǎn)流程帶來(lái)很大承擔(dān)。特別閥門作為承受壓力、溫度薄殼鑄件，其內(nèi)部組織致密性非常重要。因而，鑄件內(nèi)部缺陷成為影響鑄件質(zhì)量決定因素。閥門鑄件內(nèi)部缺陷重要有氣孔、夾渣、縮松和裂紋等。⑴氣孔：氣孔由氣體產(chǎn)生，孔洞表面光滑，產(chǎn)生在鑄件內(nèi)部或近表面，形狀多呈圓形或長(zhǎng)圓