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阀门密封面的研磨工艺

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阀门密封面的研磨工艺

发布日期:2018-02-01 作者: 点击:

研磨是常用的光整加工方法,在阀门制造过程中研磨占有相当重要的地位,阀门的金属密封面大多是通过研磨来达到其光洁度和平整度要求的,它对阀门的密封质量有着决定性作用。

(一)阀门密封面的研磨

(1)研磨的基本原理:研磨时,研具与工件表面贴合在一起,研具沿贴合表面作复杂的研磨运动。研具与工件表面间注入研磨剂,研磨剂中的部分磨粒在两表面间滑动或滚动,另一部分磨粒则嵌入或固着在研具的表面层,当研具与工件相对运动时,磨粒就在工件表面上切去很薄的一层金属。工件上的凸峰部分首先被磨去,然后被研表面渐渐达到要求的几何平整度。

由于部分磨粒在研具与工件表面间滑动和滚动,研具表面也被磨料所磨耗,研具本身的几何形状精度直接影响到工件的几何形状精度。因此,除要求研具的材料耐磨和组织均匀外,研具的磨耗也应均匀,以使它尽可能长久地保特其平面准确性。研磨不仅是磨料对金属的机械加工过程,同时还有化学作用,研磨剂中的油脂能使被加工表面形成氧化膜,从而加速了研磨过程。

(2)研磨运动:为使工件表面上各点磨削均匀和研具的磨耗均匀,研具与工件相对运动时,工件表面上每一点对研具的相对滑动路程都不应该相同。研具与工件相对运动的方向应不断变更,运动方向的不断变化使每一磨粒不会在工件表面上重复自己运动的轨迹,而应该是网纹状轨迹(如下图),以免造成明显的磨痕而降低工件的光洁度。研磨运动尽管复杂,运动方向尽管在变化,但研磨运动始终是沿着研具与工件的贴合表面进行的。研具运动时不能离开贴合表面,也不应再有别的强制性引导,工件的几何形状精度主要受研具的几何形状精度及研磨运动的影响。

(3)研磨速度:研磨运动的速度愈快,研磨的效率也愈高。研磨的速度过快会引起工件发热现象,使其尺寸精度及几何形状精度降低。

研磨精度要求高时,研磨速度一般为30米/分。阀门密封面研磨速度与密封面材料有关。铜及铸铁密封面的研磨速度约10~45米/分,淬硬钢及硬质合金密封面约25~80米/分,奥氏体不锈钢密封面约10~25米/分。

(4)研磨压力:研磨效率随研磨压力的增大而提高,通常使用配重、弹簧或液压装置来施加研磨压力。研磨压力一般为1~4㎏/㎝2,研磨铸铁、铜及奥氏体不锈钢材料的密封面时,研磨压力为1~3㎏/㎝2,淬硬钢和硬质合金密封面为1.5~4㎏/㎝2,粗研时可取较大值,精研时取较小值。

(5)研磨余量:研磨是光整加工,磨削量很小,研磨余量的大小取决于上道工序的加工精度和表面光洁度。在保证去除上道工序加工痕迹和修正工件几何形状误差的前提下,研磨余量愈小愈好。

精车后的密封面平面余量为0.01~0.05㎜。经磨削后的密封面可直接研磨,其最小研磨余量为0.006-0.015㎜。手工研磨或材料硬度较高时取小值,机械研磨或材料硬度较低时取大值。

(6)研具材料:对研具材料的要求有两条:一是要容易嵌入磨粒,二是要能较长久地保持研具的几何形状精度。研具材料需具有较好的耐磨性,它的组织也应均匀。组织均匀的材料磨耗也较均匀,有利于研具的几何形状精度。

灰铸铁研具适合研磨各种金属材料的密封面,它能获得较好的研磨质量和较高的生产效率,常用的灰铸铁牌号为HT250及HT300。研具的工作表面上开有浅槽,研磨时浅槽内可容纳较多的研磨剂。当研磨剂稀少时,沟槽内的研磨剂能自动添加在研磨面上,从而提高了研磨效率。由于使用时会产生几何形状误差,从而影响工件的几何形状精度,故研具应经常进行修整。

现在有些阀门厂家也有用硬质钢平面进行研磨或在研磨板上压、贴砂纸、砂布条进行光整加工的做法,生产效率提高、生产条件改善,也取得了良好的使用效果。

(7)研磨剂: 研磨剂是由磨料和研磨液组成的一种混合剂,正确选用研磨剂可提高研磨的效率与质量。

①磨料:常用磨料有下列几种:

氧化铝Al2O3:又称刚玉,有人造及天然两种。颜色有棕、白及浅紫色等。氧化铝硬度较高,价格便宜,使用很普遍。一般用来研磨铸铁、铜、钢及不锈钢等材料的工件。

碳化硅SiC:硬度比氧化铝高,有绿色及黑色两种。绿色碳化硅适用于研磨硬质合金,黑色碳化硅用于研磨脆性材料及软材料的工件,如铸铁、黄铜等。碳化硅的应用也很广泛。

氧化铬Cr2O3:深绿色,是一种硬度高和极细的磨料,淬硬钢精研时常常使用氧化铬,一般也用它来进行密封面的抛光。

磨料的颗粒尺寸大小叫做粒度,用筛选法获得的磨粒粒度号是用每英寸长度上的筛网孔数来表示的,例如20#粒度是指一英寸长度上有20个筛网孔。由于太细的筛网难以制造,一般采用沉淀法来分选磨粒,这时粒度就以磨粒的实际尺寸来表示,如W20粒度表示微粉磨粒的实际尺寸为14~20微米。

磨料粒度的粗细对研磨效率及研后表面光洁度有显著的影响。粗研时,工件表面光洁度要求不高,为提高研磨效率宜选用粗粒度的磨料。精研时研磨余量小,工件表面光洁度的要求高,可采用细粒度的磨料。密封面粗研时磨料的粒度一般为120#~240#;精研时为W40~14。

②研磨液:研磨液是用来调和磨料的,在研磨过程中起润滑和冷却的作用。有的研磨液(如氧化作用较强的硬脂酸、油酸、工业甘油等)还起化学作用,它附着于工件表面并使被加工表面很快形成一层氧化膜。研磨时,工件凸起处的氧化膜首先被磨去,而露出的金属表面又再次被氧化,新形成的氧化膜极易再次被磨去,如此继续下去,凸峰就逐渐地被磨平。工件表面凹处的氧化膜由于没有被磨掉而防止了凹处金属被继续氧化,研磨液的这种化学作用,提高了研磨的效率。

工厂可以使用外购的研磨膏,研磨时将少量研磨膏放在容器里,用稀释剂(水、甘油、煤油等)调合均匀后使用。

(二)阀门密封面的手工研磨:手工研磨时一般采用湿研磨。在湿研磨的过程中要经常添加稀薄的研磨剂,以便把磨钝了的磨粒从工作面上冲去,并不断地加入新的磨粒,从而得到较高的研磨效率。对于精度和光洁度要求特别高的密封面,有时也使用压砂布(纸)的平板进行干研磨。

(1)阀体密封平面的研磨:阀体密封平面位于阀体内腔,研磨比较困难。通常使用带方孔的圆盘状研具,放在内腔的密封面上,再用带方头的长柄手把来带动研磨盘作研磨运动。研磨盘上有圆柱凸台或引导垫片,以防止在研磨过程中研具局部离开环状密封面而造成研磨不匀的现象。

研磨的压力要均匀,粗研时压力可大些,精研时应较小。应注意不要因施加压力而使研具局部脱开密封平面。研磨一段时间后,要检查工件的不平度。当环状密封面上均匀地显出接触痕迹,而径向最小接触宽度与密封面宽度之比(即密封面与检验平盘的吻合度)达到工艺规定的数值时,不平度就可认为合格。

(2)闸板密封平面的研磨:闸板和阀座的密封平面可使用研磨平板来手工研磨。工作前先在于净的平板上均匀地徐上一层研磨剂,将工件贴合在平板上后可用手一边旋转一边作直线运动或作8字形运动。由于研磨运动方向的不断变更使磨粒不断地在新的方向起磨削作用,故可提高研磨效率。

(3)锥形密封面的研磨:锥形密封面的制造和修理比较困难,但因锥面形成的密封力较大,密封性能也较好,故在高压小口径的截止阀、旋塞阀及蝶阀上普遍采用锥面密封。

研磨锥形密封面需使用带有锥度的研杆或研套。研杆与研套的锥度应分别与阀体密封面或阀瓣密封面的锥度相一致。研磨旋塞体和塞子的研杆及研套的锥面上还要开有螺旋状的浅槽,以积存多余的研磨剂。研磨截止阀阀体时,由于密封锥面太短,稳定性差,故通常在阀体中法兰止口处增加导向盘,使研杆保持垂直、稳定。

研旋塞体的研杆与研塞子的研套锥度应该一致,否则研后锥形密封面间将容易发生渗漏。有的工厂在研磨旋塞时,先将旋塞体研好,然后直接将塞体与旋塞阀体配研。

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