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    閥門常用硬化技術及其特點

    發布時間:2022-04-13

    閥門常用的硬化技術有堆焊、鍍硬鉻、滲氮及噴涂等。

    1.堆焊硬質合金

    硬度可達30HRC以上。閥內件表面堆焊硬質合金工藝復雜,生產率低,且大面積堆焊易使零件產生變形和裂紋,目前在球閥表面硬化中使用較少,對金屬單座閥等閥門的堆焊較為常見。

    2.鍍硬鉻

    硬度可達40~55HRC,厚度為0.07~0.10mm。鍍鉻層硬度高、耐磨、耐蝕,并能長期保持表面光亮,而且工藝相對簡單、成本較低。但硬鉻鍍層的硬度在溫度升高時會因其內應力的釋放而迅速降低,其工作溫度不能高于427℃。另外,鍍鉻層的結合力低,鍍層易發生脫落。鍍硬鉻工藝一般用在耐磨閥門上,如金屬球閥,在其他閥門上則應用較少。隨著硬化技術的發展進步,鍍硬鉻正逐漸被噴涂工藝所取代。

    3.(等)離子滲氮

    表面硬度可達800~1200HV,氮化層厚度為0.05~0.10mm。(等)離子滲氮處理硬化工藝由于耐蝕性較差,不能在化工強腐蝕等領域使用。

    V型球閥結構圖

    V型球閥結構圖

    4.超音速火焰噴涂工藝

    硬度最高可達60~70HRC,厚度為0.3~0.4mm。超音速火焰噴涂是球閥等表面需硬化面積較大閥門的主要硬化手段。在火力發電廠、石油化工系統、煤化工領域的高黏性流體,帶粉塵及固體顆粒的混合流體,強腐蝕流體介質中工作的閥門大部分采用該硬化工藝。超音速火焰噴涂工藝是用氧燃料燃燒產生的高速氣流加速粉末粒子撞擊工件表面,從而形成致密表面涂層的一種工藝方法。在撞擊過程中,由于粒子的速度較快(500~750m/s)且溫度較高(3000℃左右),因此撞擊工件表面后,可以獲得高結合強度、低孔隙率、低氧化物含量的涂層。

    超音速火焰噴涂的特點是合金粉末粒子的速度超過聲速,甚至是聲速的2~3倍,氣流速度是聲速的4倍。它是一種新的加工工藝,噴涂厚度為0.3~0.4mm,涂層與工件之間是機械結合,結合強度高、涂層孔隙率低(小于1%)。該工藝對工件的加熱溫度低(低于93℃),工件不變形,可進行冷噴涂。噴涂時,粉末粒子焰流速度高(1370m/s),無熱影響區,工件的成分和組織無變化,涂層硬度高,可進行機械加工。

    5.噴涂融合工藝

    基體材質在經超音速火焰噴涂后,再重新加熱到1000℃以上,硬化層與基材會發生部分熔化,達到冶金結合的目的,其得到的結合強度可達超音速火焰噴涂的7倍,最低為480MPa,可使閥球、閥座表面與顆粒摩擦相撞時不會發生脫落。

    由于噴涂融合工藝需要將基體再次加熱到1000℃以上,因此基材須選用Inconel718高鎳基材料,以滿足強度要求。同時,由于被再次加熱,硬化層的表面硬度有所降低,較處理前下降3~5HRC,其加工制造成本也將大幅提高。

    6.噴焊

    噴焊是通過熱源將粉末(金屬粉末、合金粉末、陶瓷粉末均可)加熱到熔融或達到高塑性狀態后,依靠氣流將其噴射并沉積到預先處理過的工件表面上,形成一層與工件表面(基材)結合牢固的涂(焊)層。在噴焊和堆焊硬化工藝中,硬質合金與基體均具有熔融過程,硬質合金與基體結合處有熱熔區,為完全達到噴焊或堆焊硬質合金層性能要求,避免加工后的焊接熱熔區為金屬接觸面,建議噴焊或堆焊硬質合金厚度大于3mm。

    V型球閥硬化處理

    V型球閥硬化處理

    經過硬化處理后的閥門,在礦漿、拋丸機、顆粒介質、粉料介質、混合雜質的場合中得到了廣泛的應用,上海川滬閥門生產的V型球閥就是一個典型的適合耐磨場合的閥門,閥芯呈V型結構,有著優秀的剪切介質效果,并且在閥座接觸中還有刮擦的效果, 閥芯和閥座經過對焊硬質合金、或者噴涂碳化鎢處理后,耐磨性能得到了大大的提升,在礦漿和顆粒的場合中,使用效果優異。大大增加了閥門的使用壽命。V型球閥有蝸輪型、氣動V型球閥和電動V型球閥等,適合PLC來控制閥門的開度大小,或者開關等操作。

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