阀门制造工艺讲座

阀门制造工艺讲座阀门制造工艺讲座 第一章阀门制造的工艺特点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 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 其适用场合千差万别 如高温高压 低温深冷 易燃各个领域 其适用场合千差万别 如高温高压 低温深冷 易燃 易爆 剧毒 强腐蚀介质工况条件 对阀门的材质提出了苛刻的易爆 剧毒 强腐蚀介质工况条件 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 还大量采用要求 除铸铁 碳素钢 合金结构钢外 还大量采用 CrNi 不锈不锈 钢 钢 CrMoAl 渗氮钢 渗氮钢 CrMoV 耐热钢 耐热钢 CrMnN 耐酸刚 沉淀硬耐酸刚 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 哈氏合金和金 哈氏合金和 GoCrW 硬质合金等 这些高合金材料的铸造 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难度 加上这些材料焊接 加工性能很差 给制造工艺带来很大难度 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 采购供货 2 从铸造毛坯结构上讲 大部分的阀门毛坯采用的是结构复杂的薄从铸造毛坯结构上讲 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复杂 困难更多 压薄壳铸件毛坯的铸造难度远较其他机械构件的复杂 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 耐酸刚都具有韧性大 的切削性能都不好 如高合金的不锈钢 耐酸刚都具有韧性大 强度高 散热差 切削性大和加工硬化倾向强等缺点 很难达到强度高 散热差 切削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 给机加工带来很大难度 对密封副的要求也很高 给机加工带来很大难度 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 其阀门的心脏密封部位可是极其精密一种属于简单机械的印象 其阀门的心脏密封部位可是极其精密 的 其密封面的的 其密封面的 三度三度 平整度 光洁度 硬度 要求很高 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要求 就以及两个密封面组成的密封副的吻合度都要达到零对零要求 就 是阀门加工的最大工艺难点 是阀门加工的最大工艺难点 5 从阀门的实验和检验上讲 阀门是压力管道重要的启闭 调节元从阀门的实验和检验上讲 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 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 可是阀门制造的实验和检验条件不可能易燃易爆 剧毒强腐蚀 可是阀门制造的实验和检验条件不可能 达到工况的同等要求 国际 国内各种阀门实验标准规定都是在达到工况的同等要求 国际 国内各种阀门实验标准规定都是在 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 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 几种铸造工艺方法 铸件的铸造工艺设计 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 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 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 因采取顺序形成合理的工艺方案 阀门铸钢件由于其壁厚不均匀 因采取顺序 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 陷 控制铸钢件顺序凝固的工艺措施 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 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 再起到补缩作用的同时 冒口设计在铸件最后凝固的部位 再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 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浇注操作时 当钢水上升至冒口高度 1 4 时 该从冒口顶时 该从冒口顶 上浇注 其作用可以增加钢水压头 还可以提高冒口温度 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 确定 体积收缩法 鞍钢水凝固收缩率确定 体积收缩法 鞍钢水凝固收缩率确定 比值法 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 按铸件的补缩类型确定 和热节圆法 按铸件的热节圆 确定 确定 目前工厂里为了满足便捷的设计要求 常用的是热 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 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 长度的改变量长度的改变量 线收缩率来表示 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 此时称为非自有收缩 界阻力的影响 会使其实际的收缩量减少 此时称为非自有收缩 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有收缩率 紧实程度等也影响铸件产生非自有收缩率 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 选取 钢钢 种种缩缩 尺尺 碳碳 钢钢WCB ZG2520 1000 不锈钢不锈钢 CF8 CF8M ZG0Cr18Ni9 ZG0Ci18Ni12Mo2Ti 20 25 1000 铬钼钢铬钼钢ZGCr5Mo C520 25 1000 耐热钢耐热钢WC6 WC918 22 1000 铸铸 铁铁HT25010 1000 砂型铸造 阀门行业常用的砂型铸造 按粘接剂的不同还可分砂型铸造 阀门行业常用的砂型铸造 按粘接剂的不同还可分 为 湿型砂 干型砂 水玻璃砂和呋喃树脂自硬砂等 为 湿型砂 干型砂 水玻璃砂和呋喃树脂自硬砂等 湿型砂是以膨润土为粘接剂的造型工艺方法 它的特点是 造湿型砂是以膨润土为粘接剂的造型工艺方法 它的特点是 造 好的砂型不需要烘干 不需要经过硬化处理 砂型有一定的湿态强好的砂型不需要烘干 不需要经过硬化处理 砂型有一定的湿态强 度 砂芯 型壳的退让性较好 便于铸件的清理落砂 造型生产效度 砂芯 型壳的退让性较好 便于铸件的清理落砂 造型生产效 率高 生产周期短 材料成本低 便于组织流水线生产 他的缺点率高 生产周期短 材料成本低 便于组织流水线生产 他的缺点 是 铸件易产生气孔 夹砂 粘砂等缺陷 铸件的质量尤其是内在是 铸件易产生气孔 夹砂 粘砂等缺陷 铸件的质量尤其是内在 质量不够理想 质量不够理想 铸钢件湿型砂的配比及性能表 铸钢件湿型砂的配比及性能表 配配 比比 性性 能能 新新 砂砂 序序 号号 粒度粒度 组别组别 加入加入 量量 旧旧 砂砂 膨润膨润 土土 碳碳 酸酸 钠钠 糊糊 精精 纸纸 浆浆 含水含水 量量 透气性透气性 AFS 湿压湿压 强度强度 KPa 用途用途 1101009 110 2 0 2 0 4 3 8 4 3100 20056 77 小铸钢小铸钢 件用砂件用砂 215505030 4 0 6 1 2 4 4 710050 75 机器造机器造 型用砂型用砂 干型砂是以粘土为粘接剂的造型工艺方法 稍加膨润土可以提干型砂是以粘土为粘接剂的造型工艺方法 稍加膨润土可以提 高其湿强度 它的特点是 砂型需要烘干 有良好的透气性 不易高其湿强度 它的特点是 砂型需要烘干 有良好的透气性 不易 产生冲砂 粘砂 气孔等缺陷 铸件的内在质量较好 特的缺点是产生冲砂 粘砂 气孔等缺陷 铸件的内在质量较好 特的缺点是 需要砂型烘干设备 生产的周期较长 需要砂型烘干设备 生产的周期较长 水玻璃砂是以水玻璃为粘接剂的造型工艺方法 它的特点是 水玻璃砂是以水玻璃为粘接剂的造型工艺方法 它的特点是 水玻璃遇水玻璃遇 CO2CO2 后有自动硬化的功能 可有气硬法造型和造芯的各种后有自动硬化的功能 可有气硬法造型和造芯的各种 优点 但存在型壳溃散性差 铸件清砂困难以及旧砂再生 回用率优点 但存在型壳溃散性差 铸件清砂困难以及旧砂再生 回用率 低的缺点 低的缺点 水玻璃水玻璃 CO2CO2 硬化砂配比及性能表 硬化砂配比及性能表 配配 比比 性性 能能 序序 号号 粒度粒度 级别级别 加加 入入 量量 水玻璃水玻璃碱溶液碱溶液 15 20 15 20 膨润土膨润土含水量含水量 湿透湿透 气气 性性 湿压湿压 强度强度 KPaKPa 硬化硬化 强度强度 MPaMPa 用用 途途 1 198 90 70 74 54 54 54 5 10 10 0 0 25 3025 30 1 1 5 5 大铸大铸 件件 2 2 30301001006 5 7 56 5 7 54 5 5 54 5 5 5 30 30 0 0 5 155 15 3 3 21211001004 4 54 4 5 LK 2LK 2 溃溃 散剂散剂 水水 0 4 0 4 0 60 6 3 5 3 5 15 15 0 0 1 1 0 0 铸钢铸钢 件件 型芯型芯 砂砂 呋喃树脂自硬砂造型是以呋喃树脂为粘接剂的铸造工艺方法 呋喃树脂自硬砂造型是以呋喃树脂为粘接剂的铸造工艺方法 在常温下由于粘接剂在固化剂的作用下发生化学反应而固化砂型 在常温下由于粘接剂在固化剂的作用下发生化学反应而固化砂型 它的特点是砂型不必烘干 这就缩短了生产周期 节约了能源 树它的特点是砂型不必烘干 这就缩短了生产周期 节约了能源 树 脂型砂易于紧实 溃散性好 铸件的型砂易于清理 铸件尺寸精度脂型砂易于紧实 溃散性好 铸件的型砂易于清理 铸件尺寸精度 高 表面光洁度好 可以大大提高铸件质量 他的缺点是 对于原高 表面光洁度好 可以大大提高铸件质量 他的缺点是 对于原 砂的质量要求高 生产现场有轻微的刺激性气味 而且树脂的成本砂的质量要求高 生产现场有轻微的刺激性气味 而且树脂的成本 也较高 也较高 呋喃树脂自硬砂混合料配比及混制工艺 呋喃树脂自硬砂混合料配比及混制工艺 原原 砂砂 呋喃树脂加入量占原呋喃树脂加入量占原 砂重量比砂重量比 固化剂加入量占呋喃固化剂加入量占呋喃 树脂重量比树脂重量比 硅烷加入量占呋喃树硅烷加入量占呋喃树 脂重量比脂重量比 100 100 1 2 1 2 30 50 30 50 0 1 0 3 0 1 0 3 呋喃树脂自硬砂的混制工艺 树树脂自硬砂最好采用连续式混砂呋喃树脂自硬砂的混制工艺 树树脂自硬砂最好采用连续式混砂 机 将原浆 树脂 固化剂等依次加入 快速混合而成 随时混制 机 将原浆 树脂 固化剂等依次加入 快速混合而成 随时混制 随时使用 随时使用 混制树脂砂时各种原料的加入顺序如下 混制树脂砂时各种原料的加入顺序如下 原砂原砂 固化剂固化剂 对甲苯磺酸水溶液 对甲苯磺酸水溶液 120120 180s180s 树脂树脂 硅烷硅烷 6060 90s90s 出出 砂砂 典型的砂型铸造工艺卡片 典型的砂型铸造工艺卡片 典型的砂型铸造生产流程 典型的砂型铸造生产流程 精密铸造 近年来 阀门厂家越来越注重铸件的外观质量和尺 精密铸造 近年来 阀门厂家越来越注重铸件的外观质量和尺 寸精度 应为良好的外观是市场的基本需求 也是作为机加工头道寸精度 应为良好的外观是市场的基本需求 也是作为机加工头道 工序的定位基准 工序的定位基准 阀门行业常用的精密铸造是熔模铸造 现简单要介绍如下 阀门行业常用的精密铸造是熔模铸造 现简单要介绍如下 熔模铸造的两种工艺方法 熔模铸造的两种工艺方法 采用低温蜡基摸料 硬脂酸采用低温蜡基摸料 硬脂酸 石蜡 石蜡 低压注蜡 水玻璃型壳 热水脱蜡 大气熔炼浇注工艺 主要用于低压注蜡 水玻璃型壳 热水脱蜡 大气熔炼浇注工艺 主要用于 质量要求一般的碳素钢和低合金钢铸件 铸件尺寸精度可达国家标质量要求一般的碳素钢和低合金钢铸件 铸件尺寸精度可达国家标 准准 CT7CT7 9 9 级 级 采用中温树脂基摸料 高压注蜡 硅溶胶模壳 采用中温树脂基摸料 高压注蜡 硅溶胶模壳 蒸汽脱蜡 快速大气或真空熔炼浇注工艺 铸件尺寸精度可达蒸汽脱蜡 快速大气或真空熔炼浇注工艺 铸件尺寸精度可达 CT4CT4 6 6 级的精密铸件 级的精密铸件 熔模铸造典型工艺流程 熔模铸造典型工艺流程 熔模铸造的特点 熔模铸造的特点 铸件尺寸精度高 表面光整 外观质量好 铸件尺寸精度高 表面光整 外观质量好 可以铸造结构形状复杂 难以用其他工艺方法实现加工的零件 可以铸造结构形状复杂 难以用其他工艺方法实现加工的零件 铸件材料不受限制 各种合金材料如 碳素钢 不锈钢 合金钢 铸件材料不受限制 各种合金材料如 碳素钢 不锈钢 合金钢 铝合金 高温合金 以及贵重金属等材料 尤其是难以用锻造 铝合金 高温合金 以及贵重金属等材料 尤其是难以用锻造 焊接和切削加工的合金材料 焊接和切削加工的合金材料 生产灵活性好 适应性强 可以大批生产 也适用于单件或小批生产灵活性好 适应性强 可以大批生产 也适用于单件或小批 生产 生产 熔模铸造也有一定的局限性 如熔模铸造也有