金属硬密封球阀制造工艺

定义 (2)

球体的圆度控制 (2)

几种表面硬化处理工艺比较 (2)

密封面配对材料的选择 (3)

金属硬密封球阀球体的典型工艺过程 (7)

金属硬密封球阀工艺过程中应该注意的问题 (7)

硬化表面的加工 (8)

定义

金属硬密封球阀的制造工艺，主要分阀体和零部件的机加工工艺，球体的圆度控制工艺以及球体和阀座表面的樱花工艺。

金属硬密封球阀的阀体和零部件的机加工工艺，虽因各制造厂结构设计的不同稍有区别，单答题和通用阀门的机加工工艺相同。

本文内容重点介绍球体的圆度控制工艺以及躯体和阀座表面硬化工艺。

球体的圆度控制

对于金属硬密封球阀，球体的圆度直接关系到阀门的密封性能。通常球体在球面车床精车后应预留一定的磨削余量，经数控球面磨床磨削后进行表面处理。表面处理后再进行数控球阀磨床精磨，然后再采用特制的球体研磨设备进行球面精密研磨。研磨后的圆度采用三坐标测量仪检测，控制圆度误差在0.02-0.03mm以内。

几种表面硬化处理工艺比较

由于金属硬密封球阀通常都应用在一些恶劣工况，如高温，高压且含有大量固体颗粒物的煤液化装置等。同事，介质的腐蚀性也不尽相同，因此，金属硬密封球阀的阀体和阀座表面应根据具体工况采用不同的表面处理工艺。尤其是抗硬固体颗粒介质的冲刷和磨损，以及腐蚀性介质的耐蚀表面，制备工艺较为复杂。

要全面提高密封面表面的埋没、耐蚀等性能，单靠改变基体材料的

硬度和组织显然是不够的，因此需要对密封面采取不同的硬化手段。一般有表面热处理和化学处理两种方式。对于不同的处理方法，最后得到的密封面材料金组织不同，能够达到的硬度不同，耐磨性能也是不仅相同的。表1-1是几种常用的典型硬化方式的简单介绍和比较。密封面配对材料的选择

密封面配对香料的选择，是金属密封球阀制造工艺的关键环节。密封面配对材料的选择直接关系到阀门的性能、使用寿命、操作扭矩的大小。因此，选择合适的密封面配对材料就非常重。

表1-1金属硬密封球阀的球体和阀座表面硬化处理工艺

工艺方法特点

表面化学沉积法（电镀硬铬、化学镀镍等）镀层薄，一般厚度为0.05-0.76mm，结合力差，长期使用后镀层磨损快且容易脱落，寿命不唱，工艺复杂，对于不规则零件难度更高，对环境污染严重，已逐渐淘汰

表面硬化热处理，渗氮处理等硬化层厚度较薄，热处理过程中

球体易表型，抗

热喷涂镍基合金涂层厚度较厚，永昌能达到

0.5-1.0mm，涂层结构力高，镍基

合金耐高温、耐磨毛腐蚀等综合

性能优良，能适用灰浆、煤粉、

灰渣等工况，自溶性好，并可以

通过改变配比获得不同的硬度

（通常采用54-65HRC的硬度，求

图硬度应高出阀座表面5HRV做

哟，形成硬度差），单镍基合金热

喷涂对基体材料和涅金合金材料

的加热温度要求严格

超音速火焰喷涂特曾厚度一般控制在0.3mm左

右，结合力稍低于热喷涂镍基合

金，通常为70-78mpa，硬度可高

达70HRC以上，涂层均与，空隙

率低，通常超音速火线喷涂的碳

化钨和碳化钨钴铬涂层能适用于

温度不超过540摄氏度的工况，

如采用碳化铬或者陶瓷喷涂材料

使用温度更高，根据工艺数据比

较分析，其耐磨性是镀铬的2.5倍

以上，而耐腐蚀性能与耐疲劳性

也同样由于其他硬化方式，因此

此硬化方式现在已被大多数用户

认可和采用，是目前最先进的阀门密封面硬化方式之一。

表面焊接法（司太立合金、镍基合金堆焊）工艺方法一般为等离子弧堆焊、氩弧焊等，主要采用stelite6或者stelite12，但是该焊层和工件间属于冶金结合，因稀释的缘故，对厚度要求很高，需要达到2mm以上，其性能才能充分体现，而且由于球体的特殊形状，很难实现在球面上的对焊工艺，因此主要应用在阀座和其他类型阀门的密封面上

激光熔覆合金喷焊涂层硬度高于镍基合金热喷涂，

球体热影响区小，单是涂层表面

粗糙，喷焊效率低

目前各种阀门常用密封面材料配对见表1-2.

表1-2常用密封面材料配对

序号

名称

配对材料硬度硬化层厚度/m 备注1球阀

不锈钢渗氮≤950HV ≤0.3适用于微腐蚀或者一般高温介质

工况阀座不锈钢堆钴基合金

≥45HRC ≥1.62球阀

氮化钢气体渗氮≤890HV ≤0.2适用于非腐蚀介质工况阀座不锈钢堆钴基合金

≥45HRC ≥1.6

3球阀不锈钢表面喷涂WC-Co ≥50HRC ≥0.3

适用于腐蚀性工况和一般颗粒介

质的工况阀座不锈钢喷涂钴基合金

≥45HRC ≥0.3

4球阀不锈钢表面喷涂镍基合金≥65HRC ≥0.3

适用于高温、颗粒硬度较高的介质

工况阀座不锈钢喷涂镍基合金

≥58HRC ≥0.3

5球阀不锈钢表面喷涂Cr-C ≥65HRC ≥0.3

适用于要求耐磨性非常高或者温

度很高的介质工

况阀座不锈钢表面喷涂Cr-C

≥58HRC ≥0.3

金属硬密封球阀球体的典型工艺过程

金属硬密封球阀球体的典型工艺过程，按结构方式的不同，浮动球和固定球的工艺路线稍有区别，

金属硬密封球阀工艺过程中应该注意的问题

首先确定好表面处理工艺，根据表面处理工艺方式确定机加工尺寸）例如要选择热喷涂镍基合金的表面处理工艺。按最终涂层厚度0.5mm计，则应该在精车工序中将球体直径加工至图纸尺寸小0.5-0.6mm，再经过磨削工序精磨至比图纸尺寸小1.0mm后，进行热喷涂镍基合金，控制涂层厚度在0.6-0.7mm，然后磨床精磨留0.05-0.08mm余量进行精磨研磨，各工序欲裂余量应根据设备的制造精度和涂层质量适当调整。

在多晶硅、氧化铝等各种高冲刷磨损工况使用的金属硬密封球阀，除了必须对球体表面和阀座密封面进行硬化处理花，一般还要求对阀门内腔和留到进行耐磨处理，该工序应在阀体精加工后进行，一般有限选用超音速火焰喷涂的碳化钨涂层或者陶瓷涂层等。喷涂中控制得当，可保证涂层厚度和均匀性。喷涂后应严格检查各死角部位的涂层质量，尤其是中法兰连接部位的缝隙处，阀座与阀体的配合边缘，球体球面与流道孔过度的R角处应有足够的“包边”，避免基体材料裸露受到介质冲刷。