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閥門常用硬化技術(shù)及其特點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間：2022-04-13

閥門常用的硬化技術(shù)有堆焊、鍍硬鉻、滲氮及噴涂等。

1.堆焊硬質(zhì)合金

硬度可達(dá)30HRC以上。閥內(nèi)件表面堆焊硬質(zhì)合金工藝復(fù)雜，生產(chǎn)率低，且大面積堆焊易使零件產(chǎn)生變形和裂紋，目前在球閥表面硬化中使用較少，對(duì)金屬單座閥等閥門的堆焊較為常見。

2.鍍硬鉻

硬度可達(dá)40～55HRC，厚度為0.07～0.10mm。鍍鉻層硬度高、耐磨、耐蝕，并能長(zhǎng)期保持表面光亮，而且工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低。但硬鉻鍍層的硬度在溫度升高時(shí)會(huì)因其內(nèi)應(yīng)力的釋放而迅速降低，其工作溫度不能高于427℃。另外，鍍鉻層的結(jié)合力低，鍍層易發(fā)生脫落。鍍硬鉻工藝一般用在耐磨閥門上，如金屬球閥，在其他閥門上則應(yīng)用較少。隨著硬化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，鍍硬鉻正逐漸被噴涂工藝所取代。

3.（等）離子滲氮

表面硬度可達(dá)800～1200HV，氮化層厚度為0.05～0.10mm。（等）離子滲氮處理硬化工藝由于耐蝕性較差，不能在化工強(qiáng)腐蝕等領(lǐng)域使用。

V型球閥結(jié)構(gòu)圖

4.超音速火焰噴涂工藝

硬度高可達(dá)60～70HRC，厚度為0.3～0.4mm。超音速火焰噴涂是球閥等表面需硬化面積較大閥門的主要硬化手段。在火力發(fā)電廠、石油化工系統(tǒng)、煤化工領(lǐng)域的高黏性流體，帶粉塵及固體顆粒的混合流體，強(qiáng)腐蝕流體介質(zhì)中工作的閥門大部分采用該硬化工藝。超音速火焰噴涂工藝是用氧燃料燃燒產(chǎn)生的高速氣流加速粉末粒子撞擊工件表面，從而形成致密表面涂層的一種工藝方法。在撞擊過程中，由于粒子的速度較快（500～750m/s）且溫度較高（3000℃左右），因此撞擊工件表面后，可以獲得高結(jié)合強(qiáng)度、低孔隙率、低氧化物含量的涂層。

超音速火焰噴涂的特點(diǎn)是合金粉末粒子的速度超過聲速，甚至是聲速的2～3倍，氣流速度是聲速的4倍。它是一種新的加工工藝，噴涂厚度為0.3～0.4mm，涂層與工件之間是機(jī)械結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高、涂層孔隙率低（小于1%）。該工藝對(duì)工件的加熱溫度低（低于93℃），工件不變形，可進(jìn)行冷噴涂。噴涂時(shí)，粉末粒子焰流速度高（1370m/s），無熱影響區(qū)，工件的成分和組織無變化，涂層硬度高，可進(jìn)行機(jī)械加工。

5.噴涂融合工藝

基體材質(zhì)在經(jīng)超音速火焰噴涂后，再重新加熱到1000℃以上，硬化層與基材會(huì)發(fā)生部分熔化，達(dá)到冶金結(jié)合的目的，其得到的結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)超音速火焰噴涂的7倍，低為480MPa，可使閥球、閥座表面與顆粒摩擦相撞時(shí)不會(huì)發(fā)生脫落。

由于噴涂融合工藝需要將基體再次加熱到1000℃以上，因此基材須選用Inconel718高鎳基材料，以滿足強(qiáng)度要求。同時(shí)，由于被再次加熱，硬化層的表面硬度有所降低，較處理前下降3~5HRC，其加工制造成本也將大幅提高。

6.噴焊

噴焊是通過熱源將粉末（金屬粉末、合金粉末、陶瓷粉末均可）加熱到熔融或達(dá)到高塑性狀態(tài)后，依靠氣流將其噴射并沉積到預(yù)先處理過的工件表面上，形成一層與工件表面（基材）結(jié)合牢固的涂（焊）層。在噴焊和堆焊硬化工藝中，硬質(zhì)合金與基體均具有熔融過程，硬質(zhì)合金與基體結(jié)合處有熱熔區(qū)，為完全達(dá)到噴焊或堆焊硬質(zhì)合金層性能要求，避免加工后的焊接熱熔區(qū)為金屬接觸面，建議噴焊或堆焊硬質(zhì)合金厚度大于3mm。

V型球閥硬化處理

經(jīng)過硬化處理后的閥門，在礦漿、拋丸機(jī)、顆粒介質(zhì)、粉料介質(zhì)、混合雜質(zhì)的場(chǎng)合中得到了廣泛的應(yīng)用，上海川滬閥門生產(chǎn)的V型球閥就是一個(gè)典型的適合耐磨場(chǎng)合的閥門，閥芯呈V型結(jié)構(gòu)，有著優(yōu)秀的剪切介質(zhì)效果，并且在閥座接觸中還有刮擦的效果， 閥芯和閥座經(jīng)過對(duì)焊硬質(zhì)合金、或者噴涂碳化鎢處理后，耐磨性能得到了大大的提升，在礦漿和顆粒的場(chǎng)合中，使用效果優(yōu)異。大大增加了閥門的使用壽命。V型球閥有蝸輪型、氣動(dòng)V型球閥和電動(dòng)V型球閥等，適合PLC來控制閥門的開度大小，或者開關(guān)等操作。

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