CN1546893A - 一种超硬密封球阀的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于设备安全技术领域，涉及一种超硬密封球阀的加工方法，工艺步骤是，球体和密封圈装夹在专用夹具上，使用专用凹，凸球形磨具进行加工、研磨，磨料为M40、M15金刚石粉，M5，表面喷涂W.C，喷涂厚度为0.3 0.5mm，球体及密封圈密封面经喷涂后硬度达到HV900－1200(HRC69－73)。球阀装配时，将加工好的球体和密封圈球面用研磨液进行2－3次人工对研，球体不圆度达到0.002－0.004，光洁度达到Ra0.2－0.4，球体与密封圈吻合度95％以上。本发明耐高温，耐冲击，耐冲蚀，寿命长。可广泛应用于工业设备流体输送***中。
Description
技术领域
本发明属于设备安全技术领域，涉及一种超硬密封球阀的加工方法
背景技术
众所周知，阀门功能是流体输送***中控制元件，具有导流、截流、分流等功能，球阀具有流阻小，开启迅速，是国内外专家公认最有发展前途的换代产品。长期以来国内外专家致力于球阀的开发研究，但由于受球体密封圈材料、球阀结构、制造工艺条件所限使球阀的开发研究受到限制。长期以来，球阀的球体通常采用碳钢、合金钢、不锈钢材料，而密封圈通常采用回氟乙烯、尼龙等非金属材料，在高压下难以承受高比压，只能在200℃以下温度范围内使用；进入七○年代则采用球体分体式、轨道式球阀，目的是使阀门在高温高压条件下摆脱高压造成球体与密封圈的擦伤而形成的密封面泄漏，但结构复杂并未达到预想的效果。
进入八○年代，国内外阀门专家对球阀研究做了大量工作，如球阀球体、密封阀采用整体陶瓷材料，即浪费大量昂贵合金材料，同时陶瓷材料脆性较大，不耐冲击而出现脆性裂纹，球阀使用条件受到限制；有的球体则采用软氮化工艺密封面氮化处理，密封圈的密封面则采用堆焊CoCrw硬质合金，硬度达到HRC55，氮化后球体表面硬度虽然较高，但气体软氮化，氮化层太薄，球阀开启几次密封面及球面就会造成擦伤，伤痕累累，更主要的是不能输送颗粒性、粉尘性介质。
发明内容
为了克服目前球阀中金属对金属密封面在高温、高压、高流速、剧烈冲刷，磨损、腐蚀情况下，阀门使用寿命低、泄漏量大、质保期短的弊病，本发明提出一种超硬密封球阀的加工方法，可以满足球阀密封的参数性能要求。耐高温，耐冲击，耐冲蚀，寿命长。
本发明的技术方案是：一种超硬密封球阀的加工方法，工艺步骤是：
(一)加工球体，具体步骤为：
1、夹紧毛坯，按球体通道孔找正，加工通道孔、锥面、倒园角，
2、以加工后的球体通道为定位基准，铣加工球体，精加工后的球体光洁度不低于Ra1.6，同轴度小于0.05，不园度小于0.01，
3、将加工后的球体，装夹在专用夹具上，(如图2所示)使用专用凹圆形磨具及60#单晶刚玉磨加工到设计尺寸，表面光洁度不低于Ra 0.08，同轴度小于0.03，不园度小于0.006，
4、球体外表面喷涂W.C、喷涂厚度为0.3-0.5mm，硬度为Hv900--1200(HRC68-73)，
5、喷涂后的球体装夹在专用夹具上，使用专用凹球形磨具加工，光洁度
不低于Ra3.2，同轴度为0.03，不园度小于0.006，
粗磨，金刚石粉M40、粗磨后光洁度不低于Ra0.08、同轴度小于0.03、不
园度小于0.004，
精磨，金刚石粉M15，精磨后光洁度不低于Ra0.2-0.4，同轴度小于0.03，
不园度小于0.004；
6、研磨，加工好的球体与专用凹球形磨具对研，研磨粉分别为M15、M5金刚石粉，不园度要小于0.0025；
(二)加工密封圈，具体步骤为：
1、按设计要求加工，保证密封圈球面和外园的同轴度小于0.03，
2、密封圈球面喷涂W、C，喷涂厚度为0.3-0.5mm，
3、喷涂后的密封圈在专用夹具上使用专用凸球形磨具进行加工磨削(如图3所示)：
①粗加工，磨料为M40金刚石粉，光洁度不低于Ra0.8
②精加工，磨料为M15金刚石粉，光洁度不低于Ra0.4，
4、研磨：加工好的密封圈与专用凸球形磨具对研，研磨粉为M15、M5，光洁度为Ra0.2--0.4；
(三)球阀的装配，具体步骤为：
1、将球体与密封圈球面进行2-3次人工对研，使用的研磨液依次如下：
①用W40金刚石研磨膏，配置研磨液，研磨液为：甘油+水、研磨液配比1∶1，
②用W10金刚石研磨膏配置研磨液，油脂22.4％，混合脂31.5％，煤油1.1％，
③用W5金刚石研磨膏研配置研磨液，油脂22.4％，混合脂31.5％，煤油1.1％，研磨后，用清洗液或90#汽油将球体清洗10-15分钟；
2、研磨球面及密封圈阀口，将球体与密封圈阀口对研，研磨程序及参数要求与球体研磨相同，
3、检验球体与密封圈阀口吻合度：
将球体、密封圈装入阀体中把紧螺柱，旋转球体与密封圈球面形成光亮球型带，加水试验不得有泄漏，在安装阀盖到阀体上时，调整好密封圈与球阀球体的位置，调整调整垫和调整阀座宽度，保证装配完球的中心与阀杆轴同心，
4、球体与阀密封圈装配完后再拧紧填料压盖螺母，整机装配后，关闭开启阀
5、整机按标准进行壳体试验，密封试验。
本发明的有益效果是：耐高温，耐冲击，耐冲蚀，寿命长。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的球阀结构示意图。
图2是本发明加工球体的专用夹具结构示意图。
图3是本发明加工密封圈的专用夹具结构示意图。
图中，1.阀杆，2压盖，3.左阀体，4.左密封圈，5.球体，6.右密封圈，7.中法兰垫片，8.螺栓，9.螺母，10.右阀体，11.左密封涂层，12.右密封涂层，13.球体涂层，14.专用凹球形磨具，15.专用凸球形磨具。
具体实施方式
1、将球体5粗加工成型(不圆度达到0.05)，采用加工球体5的专用夹具，(如图2所示)使用专用凹球形磨具14加工球体5，精加工后的球体5光洁度不低于Ra1.6，同轴度小于0.05，不园度小于0.01，在球体5表面喷涂WC涂层，喷涂13厚度为0.3-0.5mm，硬度为Hv900--1200(HRC68-73)，喷涂后的球体5在专用夹具和专用金刚石磨头下加工，光洁度不低于Ra3.2，同轴度为0.03，不园度小于0.006，
粗磨，金刚石粉M40、粗磨后光洁度不低于Ra0.08、同轴度小于0.03、不园度小于0.004，
精磨，金刚石粉M15，精磨后光洁度不低于Ra0.2-0.4，同轴度小于0.0不园度小于0.004；采用M15、M5不同粒度级别金刚石粉末研磨球体5表面涂层，然后进行球面抛光，不园度要小于0.0025；使用专用球形刀14加工左右密封圈4、6，确定左密封涂层11.，右密封涂层12，表面喷涂WC涂层，涂层厚度为0.3-0.5mm，用金刚石粉末研磨，然后进行球面抛光，
加工好的球体5与专用凹球形磨具对研，研磨粉分别为M15、M5金刚石粉，不园度要小于0.0025，；
2、加工密封圈4、6，保证密封圈4、6球面和外园的同轴度小于0.03，密封圈4、6球面喷涂W、C，确定左密封涂层11，右密封涂层12，喷涂厚度为0.3-0.5mm，喷涂后的密封圈4、6分别在专用夹具上使用专用凸球形磨具15上加工，(如图3所示)磨削：
粗加工，磨料为M40金刚石粉，光洁度不低于Ra0.8
精加工，磨料为M15金刚石粉，光洁度不低于Ra0.4，
研 磨：加工好的密封圈4、6与球体5对研，研磨粉为M15、M5，光洁度为Ra0.2--0.4；
3、安装超硬密封球阀，将加工好的球体5与密封圈4、6球面进行2-3次人工对研，使用的研磨液依次如下：
①用W40金刚石研磨膏，配置研磨液，研磨液为：甘油+水、研磨液配比为1∶1，②用W10金刚石研磨膏配置研磨液，配比为油脂22.4％，混合脂31.5％，煤油1.1％，③用W5金刚石研磨膏研配置研磨液，配比为油脂22.4％，混合脂31.5％，煤油1.1％，研磨后，用清洗液或90#汽油将球体清洗10-15分，研磨球面及密封圈4、6阀口，将加工好的球体5与密封圈4、6阀口对研，研磨程序及参数要求与球体研磨相同，
左右密封圈4、6装在左右阀体3、10上，左右阀体3、10由螺栓8和螺母9连接固定。保证与球体5中心轴线的绝对对称度。中法兰垫片7采用柔性石墨夹不锈钢板，累计误差采取调整中法兰垫片7，以保证阀杆与球体同心度及与左右密封圈的对称度。在组装时选定零件，优先测量零件尺寸，调整左右金属密封圈4、6的厚度。球阀是关闭件球体围绕垂直通道中心线旋转90°的阀门，在管线上主要作关闭、切断介质用。流体沿管线从阀门一端流入另一端，当管线需要切断时，通过手柄1或气动、电动装置将扭杆传递给阀杆1，阀杆1带动球体5与密封圈4、6相对磨擦旋转90°，球体与密封圈之间在高比压条件下形成密封，开启时，球体在手柄阀杆作用下反向旋转90°。
Claims (3)
1、一种超硬密封球阀的加工方法，其特征在于，工艺步骤是：
(一)加工球体：具体步骤为：
1、夹紧毛坯，按球体通道孔找正，加工通道孔、锥面、倒园角，
2、以加工后的球体通道为定位基准，铣加工球体，精加工后的球体光洁度不低于Ra1.6，同轴度小于0.05，不园度小于0.01，
3、将加工后的球体装夹在专用夹具上，使用专用凹球形磨具使用60#单晶刚玉磨加工，表面光洁度不低于Ra 0.08，同轴度小于0.03，不园度小于0.006，
4、球体外表面喷涂W.C，喷涂厚度为0.3-0.5mm，硬度为Hv900-1200(HRC68-73)，
5、喷涂后的球体装夹专用夹具上，使用专用凹球形磨具加工，光洁度不低于Ra3.2，同轴度为0.03，不园度小于0.006，
粗磨，金刚石粉为M40、粗磨后光洁度不低于Ra0.8、同轴度小于0.03、不园度小于0.004，
精磨，金刚石粉为M15，精磨后光洁度不低于Ra0.2-0.4，同轴度小于0.03，不园度小于0.004，
6、研磨，加工好的球体与专用凹球形磨具对研，研磨粉分别为M15、M5，不园度要小于0.0025；
(二)密封圈的加工：具体步骤为：
1、加工密封圈球面和外园的同轴度小于0.03，
2、密封圈球面喷涂W、C，喷涂厚度为0.3-0.5mm，
3、喷涂后的密封圈装夹在专用设备夹具上，使用专用凸球形磨具上加工，磨削：
①粗加工，磨料为M40金刚石粉，光洁度不低于Ra0.8
②精加工，磨料为M15金刚石粉，光洁度不低于Ra0.4，
4、 研磨：加工好的密封圈与专用凸球形磨具对研，研磨粉为M15、M5，光洁度为Ra0.2--0.4；
(三)球阀的装配：具体步骤为：
1、将加工好的球体和密封圈球面进行2-3次人工对研，使用的研磨液依次如下：
①用W40金刚石研磨膏，配置研磨液，研磨液为∶甘油+水、研磨液配比为1∶1，
②用W10金刚石研磨膏配置研磨液，配比为油脂22.4％，混合脂31.5％，煤油1.1％，
③用W5金刚石研磨膏研配置研磨液，配比为油脂22.4％，混合脂31.5％，煤油1.1％，
研磨后，用清洗液或90#汽油将球体清洗10-15分，
2、研磨球面及密封圈阀口，将加工好的球体与密封圈阀口对研，研磨程序及参数要求与球体研磨相同，
3、在安装阀盖到阀体上时，调整好密封圈与球体的位置，调整调整垫和调整密封圈宽度，保证装配完球的中心与阀杆轴同心，
球体与密封圈装配完后再拧紧填料压盖螺母，整机装配完毕。
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