CN105397410A - 一种计量用孔板的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种计量用孔板的制作方法，该方法包括：加工不锈钢基体、加工硬质合金环、热装、压边、打磨以及研磨。本发明的有益效果：计量用孔板使用硬质合金环，延长计量用孔板的使用寿命；加工不锈钢基体和加工硬质合金环的尺寸设计与热装完全配合，使得热装效果好，防止了硬质合金环的意外脱落对测量结果的影响；热装加热温度的良好控制，使得不锈钢基体和硬质合金环不易被变形，防止了因变形对测量结果的影响；再加上，进行压边处理，将凸出的尖角挤压入倾斜面内，消除因有凸出的尖角产生的负压，有效提高了流量计的计量精度。

Description

一种计量用孔板的制作方法

技术领域

本发明涉及孔板制作方法，特别是关于一种计量用孔板的制作方法。

背景技术

充满管道的流体，流经管道内的计量用孔板时，流束将在计量用孔板形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，在计量用孔板前后产生压差，根据压差值及流体其它性质就可推算出流量值，这是差压流量计的基本原理。流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可依据压差来衡量流量的大小。压差受到计量用孔板的尺寸、内孔表面的粗糙度、底面的粗糙度等因素的影响，由于压差与流量计的测量结果息息相关，因此计量用孔板的测量尺寸、rk的尖锐度(如图1所示)、内孔表面的粗糙度、底面的粗糙度等因素直接影响到了流量计的测量精度。

传统的计量用孔板的加工工艺是将不锈钢板进行机械加工。这种工艺所加工出的计量用孔板，具有加工效率高的突出优势。然而却存在很多缺陷：

一、传统工艺所加工的计量用孔板因材质较软，所加工粗糙度低，尖锐度rk大，进而在一些需要高测量精度的环境中不适合采用，因此具有使用局限性；

二、传统加工工艺，加工出来的计量用孔板由于是不锈钢材料因较软，所以在很短时间内尖锐度rk就变得很大，影响了流量计的测量精度，而且计量用孔板的使用寿命短。

因此，改变加工工艺，将计量用孔板的中心加工为硬质合金环对提高计量用孔板的质量显得迫切而且重要。并且，在提高计量用孔板的质量时，应该以计量用孔板达到规格要求为前提，为提高流量计测量精度提供基础。

发明内容

本发明提出一种计量用孔板的制作方法，该制作工艺不仅采用不锈钢加硬质合金的方式替代了传统计量用孔板仅采用不锈钢材料的方式使计量用孔板具有了高强度和耐腐蚀的优势，而且还通过控制二者的组装及加工方式使得计量用孔板可达到尺寸零偏差、粗糙度把握精准的目的，进而提高其测量精度，提高了计量用孔板的质量。

本发明的技术方案是这样实现的：一种计量用孔板的制作方法，包括以下步骤：

加工不锈钢基体：将不锈钢基体制作为圆环结构，并在不锈钢基体的内环面上加工出内台阶，且在不锈钢基体的上表面与内环面的边缘位置加工出凸出的尖角；

加工硬质合金环：将硬质合金制作为与不锈钢基体等高的硬质合金环，并将所述硬质合金环的外环面加工为与不锈钢基体的内环面相匹配的形状，同时在硬质合金环的上表面与外环面的边缘位置加工出一倾斜面；

热装：对不锈钢基体进行加热，将硬质合金环置入加热后的不锈钢基体中，使得不锈钢基体与硬质合金环过盈配合形成计量用孔板，硬质合金环的中心形成计量用孔板的内孔；

压边，将凸出的尖角挤压入硬质合金环的倾斜面，使得计量用孔板的上底板或下底板平滑；

打磨，将计量用孔板的上底板、下底板、侧表面及内孔打磨至要求尺寸；以及

研磨，对计量用孔板的上底板、下底板及内孔进行研磨处理使其满足粗糙度要求。加工不锈钢基体，将不锈钢基体的内环面加工出内台阶以安装硬质合金环，防止使用时因流体冲击力过大硬质合金环在不锈钢基体内移位；加工硬质合金环，将硬质合金制作为与不锈钢基体等高的硬质合金环，并将所述硬质合金环的外环面加工为与不锈钢基体的内环面相匹配的形状；热装，通过过盈配合将不锈钢基体与硬质合金环连接起来，连接效果好，减小因连接不当对计量精度的影响；压边，将凸出的尖角挤压入斜面内，实现不锈钢基体与硬质合金环的铆接，不锈钢基体将硬质合金环包裹，由于计量用孔板突然堵塞，计量用孔板内流体返流，就会产生负压，铆接后的硬质合金环会受到与负压方向相反的支持力，防止不锈钢基体与硬质合金环发生相对移动，保证了计量用孔板的质量，提高了测量精度；打磨至规格尺寸，使得计量用孔板规格化，方便计量；研磨使得计量用孔板表面粗糙度极小，减小因计量用孔板表面过于粗糙对计量精度的影响。

作为优选，所述计量用孔板的高度为4mm～10mm。计量用孔板的高度大于等于4mm，使得计量用孔板充分发挥引流作用，为流量计的检测提供了基础；计量用孔板的高度小于等于10mm，同时也保证了计量用孔板在弯管中的使用。

作为优选，所述内台阶的宽度为2mm。内台阶的宽度大于等于2mm，防止了使用时因流体的冲击力不锈钢基体与硬质合金发生相对位移；内台阶的宽度小于等于2mm，同时也不会给热装带来困难。

作为优选，硬质合金环的进口端的直径的取值范围为30mm～300mm。确保了硬质合金环与不锈钢基体过盈连接的可靠性，同时也为硬质合金环打内孔提供了条件基础。

作为优选，所述热装过程中加热温度为242℃～331℃。在该温度下热装，减小不锈钢基体的变形量，减小因变形量过大带来的影响，同时也减小了后面工序的难度。

作为优选，所述热装过程中加热温度为300℃。温度300℃为最适宜的加热温度，使得热装效果好。

作为优选，所述凸出的尖角为25°～35°，硬质合金环的倾斜面的倾斜度为15°～25°。凸出的尖角大于等于25°，硬质合金环的斜面的倾斜度大于等于15°，达到了不锈钢基体与硬质合金环的铆接强度；凸出的尖角为35°，硬质合金环的斜面的倾斜度25°，使得不锈钢基体与硬质合金环之间的铆接量不至于过多。

作为优选，所述凸出的尖角为30°，硬质合金环的倾斜面的倾斜度为20°。所述热装后，凸出的尖角为30°，硬质合金环的斜面的倾斜度为20°，此种为热装后最常见的情况。对于这样的角度尖角和这样的倾斜度斜面采进行压边处理，可以有效消除使用过程中由于有负压而对流量测量带来的影响，消除效果最好。

作为优选，所述研磨过程使粗糙度小于等于0.1um。研磨处理，使得粗糙度进一步降低，远低于国家标准。

作为优选，在进行所述压边前，进行间隙密封，在不锈钢基体与硬质合金环的接触处加入高温密封脂。由于不锈钢基体与硬质合金环的接触面的不圆度、粗糙度等影起了微小间隙，在微小间隙中加入高温密封树脂，可以将微小间隙封闭，提高计量用孔板的测量精度。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：计量用孔板使用硬质合金环，延长计量用孔板的使用寿命。设计计量用孔板的长度保证检测的实现，同时也保证在弯管中的使用，保证了计量用孔板的检测精度；设计内台阶，防止因流体对硬质合金环的冲击力太大而发生相对移动，延长计量用孔板的使用寿命，也防止了因发生相对位移对测量结果的影响，保证了测量精度；设计硬质合金环的进口端的外径，保证过盈连接的强度，延长使用寿命，防止使用过程中硬质合金环的意外脱落，保证了测量精度；控制好热装的加热温度，防止变形，防止了因计量用孔板变形对测量结果的影响，提高了检测精度；压边，将凸出的尖角挤压入斜面内，实现不锈钢基体与硬质合金环的铆接，不锈钢基体将硬质合金环包裹，由于计量用孔板突然堵塞，计量用孔板内流体返流，就会产生负压，铆接后的硬质合金环会受到与负压方向相反的支持力，防止不锈钢基体与硬质合金环发生相对移动，保证了计量用孔板的质量，提高了测量精度；研磨，消除了因内孔的不平度对测量结果的影响，提高了测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明计量用孔板的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，此实施例中，硬质合金环2的内径为d₁，不锈钢基体1的外径为d₂，计量用孔板的高度为l。硬质合金环2的外台阶将整个硬质合金环2分为进口端和出口端，硬质合金环2的进口端的直径为d₃,进口端的配合面长度为l₁，硬质合金环2的出口端的直径为d₄，出口端的配合面长度为l₂。

如图1及图3所示，本发明提供一种计量用孔板的制作方法。该方法包括以下步骤：

步骤s1：加工不锈钢基体1，将不锈钢基体1制成圆环结构，并在不锈钢基体1的内环面上加工出内台阶，且在不锈钢基体1的上表面与内环面的边缘位置加工出凸出的尖角。对不锈钢基体1的内侧面进行打磨。在加工不锈钢基体1之前，应做好以下尺寸设计：

1.1确定计量用孔板的高度l的范围

为了实现检测，计量用孔板的高度l不宜过短，不然不能实现流量的检测，因此计量用孔板的高度l大于等于4mm。再加上由于测量的管道一般不是绝对的直管，因此计量用孔板的高度l不能大于等于10mm。因此计量用孔板的高度l的取值范围为4mm～10mm。

1.2内台阶宽度的确定

为了使得硬质合金环2在受到流体冲击时与不锈钢基体1发生相对移动，在硬质合金环2的外环面上设计外台阶，在不锈钢基体1的内环面上设计内台阶，延长了计量用孔板的使用寿命，防止了因发生相对位移对测量结果的影响，提高检测精度。为了使得内台阶起到限位的作用，外台阶的宽度不能过小，再加上为了不给过盈配合安装带来困难，同时也使得硬质合金环2的有足够的厚度，因此设计外台阶为2mm宽，即是d₃-d₄＝2mm。

1.3不锈钢基体1的内孔大小的确定(即是：硬质合金环2的进口端的直径d₃的确定)

常规不锈钢基体1的外径为d₂的取值范围为50mm～400mm，根据力学原理，为了使得硬质合金环2与不锈钢基体1的下面步骤s2过盈配合效果好，防止硬质合金环2不从不锈钢基体1内脱落，因此d₃的取值应当尽量取小。因此，硬质合金环2的进口端的直径d₃的取值范围为30mm～300mm。

1.4凸出尖角的设计

如图1所示，为了保证后面步骤s5的压边后的可靠性，不锈钢基体1在上底板或下底板上凸出的尖角r为25°～35°，最好加工不锈钢基体1在上底板或下底板上凸出的尖角r为30°。

尺寸设计好后，根据设计好的尺寸制备基体模具，在基体模具内备好内台阶位置。将不锈钢注入基体模具中，其中，采用型号为1Cr18Ni9Ti的不锈钢，其硬度可达185HB左右，具有耐腐蚀性强的优点。注塑形成不锈钢基体1。基体模具中有内台阶的位置，注塑成型后的不锈钢基体1就具有内台阶。对注塑成型后的不锈钢基体1的内环面进行打磨，使得不锈钢基体1的内环面光滑，以提高过盈配合后的紧固性。

步骤s2：加工硬质合金环2。将硬质合金制作为与不锈钢基体1等高的硬质合金环2，并将所述硬质合金环2的外环面加工为与不锈钢基体1的内环面相匹配的形状，同时在硬质合金环2的上表面与外环面的边缘位置加工出一倾斜面，对硬质合金环2的外侧面进行打磨。在制作制备硬质合金环2模具前，做好以下尺寸设计：

2.1硬质合金环2的内径d₁的确定

根据需要，硬质合金环2的内径d₁的范围为3mm～200mm。

2.2硬质合金环的外环面的外台阶宽度的确定

由于硬质合金环的外环面与不锈钢基体的内环面相匹配，因此外台阶的宽度等于内台阶的宽度2mm。

2.3硬质合金环2的倾斜面的倾斜度的设计

如图2所示，硬质合金环2的倾斜面的倾斜度为15°～25°，最好将硬质合金环2的倾斜面的倾斜度加工为20°。

尺寸设计好后，制备硬质合金环2模具，在硬质合金环2模具内根据尺寸备好外台阶位置。将YG20硬质合金材料注入合金环模具中，硬质合金的硬度为HRA82，采用该材料制作硬质合金环2，不仅具有硬度大、耐腐蚀的优点，还能够延长孔板的使用寿命。注塑成型后的硬质合金环2就有外台阶，该外台阶用于配合不锈钢基体1的内台阶。随后再对硬质合金环2的外环面进行打磨，减小因外环面粗糙产生间隙，以提高过盈配合后的紧固性。

步骤s3：热装，对不锈钢基体1进行加热，加热温度为242℃～331℃，将硬质合金环2置入加热后的不锈钢基体1中，使得不锈钢基体1与硬质合金环2过盈配合形成计量用孔板。如图2所示，不锈钢基体1在计量用孔板的上底板或下底板上凸出形成尖角r，尖角r位于不锈钢基体1与硬质合金环2的连接处，硬质合金环2与不锈钢基体1的尖角r的接触处形成斜面，硬质合金环2的中心形成计量用孔板的内孔。在进行热装前应该进行准备工作，以保证热装工序的顺利完成。准备工作包括：

3.1通过标注表查得最小过盈量σ_min＝0.2mm，最大过盈量σ_max＝0.5mm。

3.2确定加热温度T的取值范围

热装中，为了将中间的硬质合金环2放入不锈钢基体1中，加热温度T必须大于242℃；为了防止不锈钢基体1在加热过程中变形，加热温度必须小于331℃。T

最好的加热温度为300℃，加热温度不会太高也不会太低，而且在该加热温度下，热装效果最好。

3.3计算加热时间t

加热时间t的计算公式为

$t=\frac{d_2-d_4}{10}*10min$

其中，d₂为不锈钢基体1的外径，单位为mm；d₄为不锈钢基体1的出口端的内径单位为mm。由于d₃的取值范围为30mm～300mm，因此d₄的取值范围为28mm～298mm。

3.4计算保温时间t₁

$t_1=\frac{1}{4}t$

其中，t为加热时间。

步骤s4：间隙密封，在不锈钢基体1与硬质合金环2之间加入高温密封树脂。在进行压边前，在不锈钢基体1与硬质合金环2的接触处加入高温密封脂。由于不锈钢基体1与硬质合金环2的接触面的不圆度、粗糙度等影起了微小间隙，在微小间隙中加入高温密封树脂，可以将微小间隙封闭，提高计量用孔板的测量精度。

步骤s5：压边，将凸出的尖角r挤压入硬质合金环2的倾斜面。

由于计量用孔板的高度为l的取值范围为4mm～10mm，硬质合金环的外径d₃的取值范围为30mm～300mm，l远远小于0.8倍的d₃。为了防止硬质合金环的脱离，过盈连接研究表示：l应该大于等于0.8倍的d₃，但是由于计量用孔板的特殊结构和作用，满足不了该条件，因此为了防止硬质合金环的脱离必须进行压边处理。

步骤s6：打磨，将计量用孔板的上底板、下底板、侧表面及内孔打磨至要求尺寸。打磨至规格尺寸，使得计量用孔板规格化，方便计量。

步骤s7：研磨，对计量用孔板的上底板、下底板及内孔壁进行研磨处理使其达到粗糙度。研磨使得计量用孔板表面粗糙度极小，减小应计量用孔板表面过于粗糙对计量精度的影响。研磨过程使粗糙度小于等于0.1um。该粗糙度远小于国家标准0.004dm，提高了两个计量数级。

本发明加工不锈钢基体1方便，不锈钢基体1通过模具注塑成型，成型后就具内台阶，制造方便；内台阶用以安装硬质合金环2，防止硬质合金环2在不锈钢基体1内移位，避免了因硬质合金环2移位对流量计的测量结果的影响；对不锈钢基体1内侧面的打磨，减小因内侧面粗糙产生间隙；压边防止了硬质合金环2的脱落。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种计量用孔板的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

加工不锈钢基体：将不锈钢基体制作为圆环结构，并在不锈钢基体的内环面上加工出内台阶，且在不锈钢基体的上表面与内环面的边缘位置加工出凸出的尖角；

加工硬质合金环：将硬质合金制作为与不锈钢基体等高的硬质合金环，并将所述硬质合金环的外环面加工为与不锈钢基体的内环面相匹配的形状，同时在硬质合金环的上表面与外环面的边缘位置加工出一倾斜面；

热装：对不锈钢基体进行加热，将硬质合金环置入加热后的不锈钢基体中，使得不锈钢基体与硬质合金环过盈配合形成计量用孔板，硬质合金环的中心形成计量用孔板的内孔；

压边，将凸出的尖角挤压入硬质合金环的倾斜面，使得计量用孔板的上底板或下底板平滑；

打磨，将计量用孔板的上底板、下底板、侧表面及内孔打磨至要求尺寸；以及

研磨，对计量用孔板的上底板、下底板及内孔进行研磨处理使其满足粗糙度要求。

2.根据权利要求1所述的一种计量用孔板的制作方法，其特征在于，所述计量用孔板的高度为4mm～10mm。

3.根据权利要求2所述的一种计量用孔板的制作方法，其特征在于，所述内台阶的宽度为2mm。

4.根据权利要求3所述的一种计量用孔板的制作方法，其特征在于，所述硬质合金环的进口端的直径的取值范围为30mm～300mm。

5.根据权利要求4所述的一种计量用孔板的制作方法，其特征在于，所述热装过程中加热温度为242℃～331℃。

6.根据权利要求5所述的一种计量用孔板的制作方法，其特征在于，所述热装过程中加热温度为300℃。

7.根据权利要求1或6所述的一种计量用孔板的制作方法，其特征在于，所述凸出的尖角为25°～35°，硬质合金环的倾斜面的倾斜度为15°～25°。

8.根据权利要求7所述的一种计量用孔板的制作方法，其特征在于，所述凸出的尖角为30°，硬质合金环的倾斜面的倾斜度为20°。

9.根据权利要求1所述的一种计量用孔板的制作方法，其特征在于，所述研磨过程使粗糙度小于等于0.1um。

10.根据权利要求1所述的一种计量用孔板的制作方法，其特征在于，在进行所述压边前，进行间隙密封，在不锈钢基体与硬质合金环的接触处加入高温密封脂。