• 高端球閥球芯表面熔覆塗層的制備方法及制備用冷卻裝置與流程

              文檔序號:18709792發布日期:2019-09-18 00:33
              高端球閥球芯表面熔覆塗層的制備方法及制備用冷卻裝置與流程

              本發明屬于閥門加工技術領域,具體涉及高端球閥球芯表面熔覆塗層的制備方法及制備用冷卻裝置。



              背景技術:

              目前隨著閥門行業的快速發展,高端球閥的表面需要有比較好的表面性能。如何保證它的性能呢?我們通常采取一些先進的表面工程技術。這些技術,包括:表面鍍膜、表面噴塗、表面熱處理,以及一些表面強化工藝。

              我們現有的這個技術的是在球芯表面先進行熱噴塗,也就是火焰噴塗的方式在表面上形成一層塗層;這個塗層是火焰噴塗上去的,塗層的孔隙率比較高,附著力不夠,所以這個圖層,無論是在表面強度和塗層和基體的結合強度都是沒有辦法達到要求的;爲了提高塗層的基本性能,我們通常采取的是熱熔覆的方法,對表面塗層進行加強,通過把塗層加熱到熔融狀態,使得塗層空隙率進一步降低,同時與基體的結合力也會進一步提升,以達到很高的表面性能。

              但是我們對球芯進行表面熔覆的過程中會發現一些問題,主要的問題是塗層在一些局部區域脫落,特別是流道口的地方脫落。



              技術實現要素:

              爲了解決上述塗層的局部脫落,本發明對高端球閥的球芯表面塗層制備工藝進行了改進,並提供一種高端球閥球芯表面熔覆塗層的制備方法及制備用冷卻裝置。

              經研究發現熔覆結束後,球芯開始冷卻時,塗層外壁面因爲是外表面,所以球面塗層外表面冷卻速度比較快,其次是流道口內的塗層,然後才是基體,也就是說基體降溫是最慢的。這就造成了球芯外壁面塗層和流道口內壁面塗層因爲冷卻速率不一致,造成的收縮率不一致,在流道口和球的外表面的邊緣處,處于過渡區,由于外壁面的收縮和內壁收縮不一致,流道口邊緣處屬于尖銳區,屬于應力集中區,在上述收縮不一致的情況下,而且應力集中,所以塗層在此處容易破裂和脫落。

              爲了解決塗層破裂和脫落的技術問題,本發明所采用的技術方案爲:一種高端球閥球芯表面熔覆塗層制備用冷卻裝置,包括:

              旋轉工裝,所述旋轉工裝包括球芯固定部和旋轉驅動機構,所述旋轉驅動機構用于驅動所述固定部並帶動球芯圍繞球芯圍繞流道口軸線旋轉;

              風槍裝置,所述風槍裝置包括作用在球芯外表面的熱風風槍和作用在球芯流道口內壁面的冷風風槍,所述熱風風槍和冷風風槍可在流道口軸向方向上來回水平移動,避免定點吹掃,還可以在豎直方向上來回移動,所述熱風風槍和冷風風槍的出風流速及出風溫度均可調。

              進一步的,所述固定部爲用于從流道口內部固定球芯的卡盤。

              進一步的,所述風槍裝置還包括風槍機架,所述風槍機架上設有與安裝在固定部上的球芯流道口軸向平行的水平導軌,水平導軌上滑動配合有第一滑塊,第一滑塊上設有豎直導軌,豎直導軌上滑動配合有第二滑塊,第二滑塊上設有風槍支架,所述熱風風槍和冷風風槍沿上下方向間隔設置在風槍支架上,且熱風風槍和冷風風槍之間的距離均與球芯相配合,風槍機架上還設有第一滑塊驅動機構和第二滑塊驅動機構。

              基于如上所述的高端球閥球芯表面熔覆塗層制備用冷卻裝置的高端球閥球芯表面塗層熔覆方法,包括如下步驟:

              步驟1,將經噴砂處理後的球芯安裝在所述旋轉工裝上,開啓所述旋轉驅動機構並分別在球芯表面和球芯流道口內噴塗塗層,噴塗完成後靜置備用;

              步驟2,將步驟1中噴塗塗層後的球芯置于真空爐進行熔覆,熔覆結束後,通過所述旋轉工裝驅動球芯旋轉的同時,驅動風槍裝置並使得熱風風槍和冷風風槍在流道口軸向方向上來回水平移動,同時熱風風槍對球芯外表面塗層進行保溫,冷風風槍對球芯流道口內塗層進行冷卻;

              步驟1中球芯流道口內塗層的熱膨脹系數<球芯外表面塗層的熱膨脹系數<球芯的熱膨脹系數,所述熱風風槍的出風流速及出風溫度配合球芯流道口內塗層的熱膨脹系數進行調整並使球芯外表面塗層與球芯收縮一致,所述冷風風槍的出風流速及出風溫度配合球芯流道口內塗層的熱膨脹系數進行調整並使形成壓應力塗層。

              本發明所取得的技術效果爲:可以有效避免球芯塗層破裂和脫落,從而增加成品率。

              附圖說明

              下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

              圖1爲本發明高端球閥球芯表面熔覆塗層冷卻示意圖。

              圖2爲爲本發明高端球閥球芯表面熔覆塗層冷卻示意圖(局部剖視圖)。

              圖3爲本發明高端球閥球芯表面熔覆塗層制備用冷卻裝置中風槍裝置的結構示意圖。

              圖中:1.球芯,11.球芯外表面塗層,12.球芯流道口內塗層,21.固定部,31.熱風風槍,32.冷風風槍,331.水平導軌,332.第一滑塊,333.豎直導軌,334.第二滑塊,335風槍支架。

              具體實施方式

              現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。

              見圖1至圖3,一種高端球閥球芯表面熔覆塗層制備用冷卻裝置,包括旋轉工裝和風槍裝置,旋轉工裝包括球芯固定部21和旋轉驅動機構,旋轉驅動機構用于驅動所述固定部21並帶動球芯1圍繞球芯圍繞流道口軸線旋轉。本實施例固定部選用常州精卡機械有限公司裝置生産的車床轉動中空氣動三爪卡盤,使用時卡爪向流道口一側的內壁伸出進而抵住內壁,使球芯可隨卡盤同步轉動。旋轉驅動機構可以爲現有技術中常用的卡盤旋轉驅動裝置,如電機通過皮帶或齒輪等轉動驅動卡盤。

              風槍裝置包括作用在球芯外表面的熱風風槍31和作用在球芯流道口內壁面的冷風風槍32,所述熱風風槍31和冷風風槍32可在流道口軸向方向上來回水平移動,還可以在豎直方向上來回移動,所述熱風風槍31和冷風風槍32的出風流速及出風溫度均可調。

              風槍裝置還包括風槍機架,所述風槍機架上設有與安裝在固定部上的球芯流道口軸向平行的水平導軌331,水平導軌331上滑動配合有第一滑塊332,第一滑塊上332設有豎直導軌333,豎直導軌(333)上滑動配合有第二滑塊334,第二滑塊334上設有風槍支架335,所述熱風風槍31和冷風風槍32沿上下方向間隔設置在風槍支架335上,且熱風風槍31和冷風風槍32之間的距離均與球芯1相配合,風槍機架上還設有第一滑塊驅動機構和第二滑塊驅動機構。第一滑塊驅動機構和第二滑塊驅動可以爲本領域中慣用的直線驅動機構,比如電動推杆、滾珠絲杠,或者也可以是相互齧合的由電機驅動的齒輪齒條驅動機構。本實施例選用TZ系列伺服滑台電動模組直線導軌滑台驅動熱風風槍和冷風風槍的直線運動。本實施例熱風風槍選用廣州隆正機電設備有限公司生産的高溫熱風槍HG系列,功率功率10kw以上,出口溫度大于300℃,流速可控。冷風用工業氣源,壓力4到5公斤,噴嘴直徑6mm即可。

              一種高端球閥球芯表面塗層熔覆方法,采用如上的高端球閥球芯表面熔覆塗層制備用冷卻裝置進行,包括如下步驟:

              步驟1,將經噴砂處理後的球芯安裝在所述旋轉工裝上,開啓所述旋轉驅動機構並分別在球芯表面和球芯流道口內噴塗塗層,噴塗完成後靜置備用。

              具體的,首先對球芯進行加工處理,預留尺寸,保證塗層加工後的尺寸滿足設計要求,因此塗層塗覆之前需要進行尺寸檢測;滿足要求後,進行噴砂處理,達到表面的粗燥度要求,然後擱置時間不超過2小時,避免外表面的氧化或其它汙染;接著加裝工裝放置在轉動台子上進行噴塗;噴塗采用常規火焰噴槍即可;首先將球芯火焰預熱到150度以上,然後進行噴塗;塗層噴塗以塗層處理表面線速度爲噴槍停留基准,即線速度與停留時間爲正比;塗層達到預留厚度的至少1.3倍時,將噴好的球芯進行靜置處理,通常爲2小時,同時觀察表面有無明顯缺陷,如果沒有,即可進行熱處理,若有問題,進行補噴或重噴;完成上述任務後,進入下一步驟,即熔覆階段。

              步驟2,將步驟1中噴塗塗層後的球芯置于真空爐進行熔覆,熔覆結束後,通過所述旋轉工裝驅動球芯1旋轉的同時,驅動風槍裝置並使得熱風風槍31和冷風風槍32在流道口軸向方向上來回水平移動,同時熱風風槍31對球芯外表面塗層11進行保溫,冷風風槍32對球芯流道口內塗層12進行冷卻;

              步驟1中球芯流道口內塗層的熱膨脹系數<球芯外表面塗層的熱膨脹系數<球芯的熱膨脹系數;

              步驟2中所述熱風風槍31的出風流速及出風溫度配合球芯流道口內塗層的熱膨脹系數進行調整並使球芯外表面塗層11與球芯收縮一致和避免應力集中,所述冷風風槍32的出風流速及出風溫度配合球芯流道口內塗層12的熱膨脹系數進行調整並使形成壓應力塗層。

              本實施例中,球芯材質爲316不鏽鋼(SS316),球芯流道口內塗層和球芯外表面塗層分別采用Ni55和Ni60塗層,成分見表1,球芯流道口內塗層的熱膨脹系數約爲SS316的1/8,球芯外表面塗層的熱膨脹系數約爲SS316的1/5。

              表1塗層中各成分的質量百分比(余量爲Ni)

              球芯口徑爲DN100,球芯轉速爲每分鍾30轉。風槍支架335帶動熱風風槍和冷風風槍在水平方向的來回速度爲每秒30cm,其中熱風風槍的出口風速爲15m/s,冷風風槍的出口風速爲10m/s,出口口徑都是6mm;流速調節過程有變化,上下變動爲30%。將熱風風槍的出口風溫設計在300℃左右,主要是將接近過渡區的球面溫度控制在250℃左右,同時避免定點吹掃,造成局部溫度不均勻。冷風風槍出口風溫設計在25℃,但冷風槍的流速小,流速小,增加流道口內的冷卻速度,但不可以對流道口的某一點定點吹掃。熱風風槍31的流速是先小後大,維持後期外表面溫度,冷風槍7流速是先大後小,迅速在前期將內壁溫度降低,小流速爲將出口風速降低30%,大流速爲將出口風速升高30%。上述冷卻量根據零件大小制定,如果零件大,相應參數需要調整,主要保證過度區溫度變化的穩定性。

              以上所述,僅爲本發明較佳的具體實施方式,但本發明的保護範圍並不局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內,根據本發明的技術方案及其構思加以等同替換或改變,都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。

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