三偏心蝶阀阀座密封副的加工

三偏心硬密封蝶阀阀体的加工方法吴斌彬指导教师： 王军技能等级：技师（二级） 专业：加工中心单位名称：上海阀门厂有限公司单位指导：刘其斌摘要蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90左右来开启、关闭和调节流体通道的一种阀门。蝶阀不仅结构简单、体积小、重量轻、材料耗用省、安装尺寸小，而且驱动力矩小，操作简便、迅速，同时还具有良好的流量调节功能和关闭密封特性。蝶阀的使用非常广泛，已由原来的低压、常温、软密封结构逐渐向高温、高压、大口径、高密封性、长寿命、优良的调节特性以及一阀多功能方向发展，其可靠性及其它性能指标均已达到了较高的水平。随着现代化工业水平的不断发展，合成橡胶、聚四氟乙烯等非金属材料以及耐高温、耐强腐蚀、耐强冲蚀、高强度合金等金属材料在蝶阀上的使用，使蝶阀的各项性能指标得到了不断提高，使用的温度、压力范围更广，使用寿命更长。蝶阀在完全开启时具有较小的流阻，当开启开度大约在1570之间时，又能进行较为准确的流量调节，因而在大口径调节领域，蝶阀的应用非常普遍，由于蝶阀的阀板运动带有擦拭性，故大多数蝶阀可用于带悬浮颗粒的介质，依据蝶阀密封面的强度也可用于粉状和颗粒介质。本文主要针对我厂最近生产的三偏心硬密封蝶阀阀体的加工方法进行讨论。关键词：蝶阀 三偏心 硬密封 加工目录一、 三偏心蝶阀的密封原理-二、 阀体的热处理-三、 密封面的堆焊-四、 车削密封面刀具的选择及刃磨-五、 阀体及密封面的加工工艺-六、 注意事项-七、 结束语-八、 结语- 参考文献一、 三偏心蝶阀的密封原理1.1三偏心密封蝶阀的密封原理:三偏心密封蝶阀密封结构见图所示1.2三偏心密封蝶阀的密封结构： 结构特征:阀板的回转中心与阀板密封截面形成一个偏置尺寸a,并与阀体中心线形成一个偏置尺寸b. 阀体密封面中心线与阀座中心线形成一个角度为的角偏置. 密封原理: 由于该结构蝶阀在双偏心密封蝶阀的基础上将阀座中心线再与阀体中心线偏置一个角,当这种结构的三偏心蝶阀处于完全开启状态时,其阀板密封面完全脱离阀座密封面,并且在阀板密封面与阀座密封面之间形成一个与双偏心密封结构蝶阀相同的间隙,由于角的偏置,会使长、短半径转动的阀板大、小半圆上,阀板密封面转动轨迹切线与阀座密封面形成一个楔角1和2,该楔角的形成会使阀板启闭时,阀板密封面相对于阀座密封面渐出脱离和渐入压紧,从而彻底消除阀板启闭时蝶板两密封副之间的机械磨损和擦伤。 这类结构的蝶阀,当蝶板从090开启时,阀板的密封面在开启瞬间立即脱离阀座密封面,在从900关闭时,只有在关闭的瞬间,阀板密封面才会接触并压紧阀座密封面.蝶阀关闭所需要的密封比压由常规的阀座弹性产生而改为外加于阀杆的驱动力矩产生,消除了常规蝶阀中弹性阀座弹性材料老化、冷流、弹性失效等因素造成的密封之间的密封比压降低和消失；通过对外加驱动力的改变实现对阀门密封比压的任意调整,从而使该结构阀门的密封性能和使用寿命得到很大的提高。 二、阀体的加工 阀体是承压件，具有直接承受介质压力、温度、腐蚀性和放射性的作用。他们的材料主要根据阀门的使用工况来选择。此外，按照既满足工况条件的要求，又便于制造的原则，在材料选用上也应尽量选用标准推荐的材料，在JB/T5300-2008工业用阀门材料选用导则中，推荐了阀体、阀盖等主要零件的基体材料。该阀体为我厂最近设计制造的三偏心硬密封蝶阀，阀体基体材料为WCB（碳素钢铸件），阀座与阀体为整体式结构，阀座密封面堆焊STL-6硬质合金。2.1阀体的热处理碳素钢铸件在铸造后具有较大的铸造残留应力，有时铸钢件的组织粗大，甚至出现过热组织。这些都影响铸钢件的尺寸稳定性、降低钢的力学性能，不利于切削加工的进行。本蝶阀阀体的铸件，按照图纸的技术要求在铸造后选用退火处理，阀体的退火是将阀体放入箱式电阻炉中，装炉时炉温应低于400，加热时，加热到500-600时，保温1-2小时再升温，以防阀体内外温差过大，升温速度为100-200/小时，加热到880-920,随炉保温一段时间，保温时间主要根据装炉温度、铸钢件壁厚和装炉量确定，保温时间等于铸钢件壁厚X保温系数，保温系数取25mm保温0.5-1小时，由于该蝶阀阀体最小设计壁厚为20mm,考虑到法兰及上下轴孔处由于设计强度等原因，壁厚取25mm，又由于考虑到装炉量等原因，保温时间取1.5小时，保温后随炉冷却，冷却速度为100-200/小时，当炉冷至150时方可以出炉空冷。2.3 阀座密封面的堆焊 阀体与阀座为整体式结构，阀座密封面堆焊硬质合金，虽然减少了材料成本，但增加了阀体的加工难度。堆焊前，对阀座密封面进行粗加工，并要确保精加工后的焊层厚度。密封面的堆焊方法如下：1. 焊丝牌号 stellite 6 (S111)。2. 焊丝直径采用细丝（3.2毫米或4.0毫米）。3. 采用氩弧焊方法（TIG）。4. 堆焊厚度不小于4.5毫米。5. 预热温度150-200左右。6. 层间温度500左右，堆焊层数2，焊后热处理温度700，保温3小时。7. 堆焊层宽度按图纸。8. 堆焊层不允许有气孔、杂物或裂纹。9. 焊层硬度HRC 38-42。 注意事项：阀座堆焊前表面粗糙度在Ra12.5微米以上，应严格清除表面的铁锈、油、水等污物，不得有裂纹、剥落等缺陷，棱角处应倒圆。 2.4 车削密封面刀具的选择及刃磨 由于该三偏心硬密封蝶阀的阀座为整体式结构，密封面堆焊司太立6号硬质合金，该合金为鈷基硬质合金，堆焊后其本体硬度达到HRC38-42,因此需使用牌号为YG6X的刀具进行加工，刃磨时需注意以下几点：1. YG6X刀头焊接后需进行保温处理，以防与刀具本体材料的线膨胀系数相差过大导致刀头碎裂。2. 刃磨时应严格防止刀头过热退火，降低切削性能。3. 由于密封面回转直径过大，考虑到强度等原因，刀具前角应取负值。4. 精车刀具接触零件时应是面接触，防止刀具磨损过大，导致密封面的几何尺寸超差，影响研磨及密封性能。2.5 阀体及密封面的加工工艺三偏心蝶阀密封副，可理解为由正圆锥偏转一定的角度切割而成，三偏心蝶阀制造工艺的核心，也就是阀座面的加工工艺和蝶板密封圈的加工工艺，以及蝶板与阀体的配镗工艺。三偏心蝶阀阀体加工图与工艺过程如下：序号工序名称工序内容定位基准装夹方式1车粗车进口（左）端法兰，内孔，留精车余量，内孔车出一段定位孔。出口（右）端法兰外圆四爪卡盘2车粗车出口（右）端法兰，内孔，留精车余量进口（左）端定位孔定位法兰盘，压板3划线以上下轴孔为基准，划出两端法兰中心线工作平台4车车阀座密封面堆焊基面进口（左）端定位孔，车床小托板按圆锥半角偏转斜度胎盘，过渡定位盘5焊堆焊阀座密封面，保证最终焊层厚度6车精车出口（右）端法兰，内孔，保证阀座密封面宽度进口（左）端定位孔定位法兰盘，压板7车精车进口（左）端法兰，内孔，保证阀座面宽度出口（右）端内孔定位法兰盘，压板8车精车阀座面，留磨削余量0.3-0.5MM进口（左）端定位孔，车床小托板按圆锥半角偏转斜度胎盘，过度定位盘9磨将自制磨头安装在车床上，精磨阀座密封面进口（左）端定位孔，车床小托板按圆锥半角偏转斜度胎盘，过度定位盘10镗粗镗上下轴孔及法兰，留精镗余量，利用坐标镗划出上下轴孔中心线出口（右）端内孔，工作台偏心10MM定位盘11镗与蝶板配合精镗轴孔、上下法兰。利用坐标镗划出上下轴孔中心线，两段法兰中心线出口（右）端内孔，工作台偏心10MM定位盘，配镗夹具12钻钻两端法兰螺栓孔，钻模对中心压板13锪锪两端法兰螺栓孔背面平放工作台压板14钻钻上轴法兰螺栓孔钻模对中心压板15攻丝机攻上轴法兰螺栓孔钻床工作台压板16钻钻下轴法兰螺栓孔钻模对中心压板17攻丝机攻下轴法兰螺栓孔钻床工作台压板18钳钳工去毛刺，修配密封副附图：2.5 注意事项 1.由图2.5-1可以看出，为了在加工过程中使密封面锥体中心与机床回转中心重合，过渡盘与斜度胎盘定位止口的定位台阶中心与阀体安装在斜度盘上的定位台阶应存在偏心Eg .Eg=（C + H + Ea）tan-e式中： C过渡盘厚度，mm; H阀体进口端距阀杆中心高，mm； Ea阀座密封面中心线与阀杆中心的轴向偏心，mm； 锥体与阀体通道轴线的偏心角，（） ； e阀座密封面中心线与锥体中心交点和阀体通道中心的偏心距，mm.2.5-1 2.加工密封面圆锥时刀具的安装时很重要的问题，如果刀尖未对准中心，车出的圆锥体则呈双曲线。 根据圆锥体成型的原理，通过圆锥体中心的圆锥母线应该是一条直线。如果把一个标准圆锥体离开轴线h处切开，其剖面形状是曲线CDE，如下图所示，因此，车刀安装得高于或低于零件回转中心h，则车出的母线则变成了双曲线，现证明如下： r=x+h r-x=h x=ytan=h r/h-y /hcot=1 这就是双曲线方程，也就是说r在y轴方向变化规律是双曲线。七、结束语三偏心硬密封蝶阀加工工艺的核心为金属密封面的堆焊技术，以及密封面硬质合金的加工及与阀瓣（蝶板）的配合加工工艺，该篇论文所讨论的加工工艺，经过我厂长时间的试验，已经达到成熟阶段，去年生产的DN2800mm三偏心硬密封蝶阀已经应用于核电、天然气领域，满足高温、高压等苛刻工况的使用要求，并一致得到了客户们较好的评价。该工艺已经能够作为推荐工艺使用于新型三偏心硬密封蝶阀的关键加工工艺。八、 结语 虽然本人在阀门厂积累了一定的阀门设计及加工经验，但是仍存在理论与实践的不足，通过劳动局组织技师学院老师的培训,我学到了很多加工、工艺、编程及其它方面的知识