金属硬密封球阀硬化工艺

金属硬密封球阀硬化工艺启闭件、密封件为球体，为避免球阀开关过程中，球体密封面擦伤，球体密封面必须硬化。硬密封球阀开发初期，硬密封球阀球体密封面硬化主要采用镀硬铬、堆焊或氧乙炔焰喷焊工艺。经过长时间的实验、使用证明，采用镀硬铬、堆焊或氧乙炔焰喷焊工艺生产出来的硬密封球阀，要么硬化不佳，要么堆焊成本高，要么喷焊密封面容易出现裂纹。因此由于美国发明的超音速火焰喷涂工艺，形成的涂层致密耐磨且与基体结合强度高，尤其是涂层厚度很均匀，使得很少的机加工即可形成密封面，因此迅速被应用到硬密封球阀球体密封面的硬化。
硬密封球阀的密封原理是，钢球与阀座之间的密封力很难使金属阀座发生形变，因此，需要用更大推力来使球体压向阀座密封面，从而产生形变，达到钢球和阀座的契合。
化工行业，多晶硅行业中，介质不是由单一的气体或液体组成，其中混杂较多的固体颗粒。介质在经过硬密封球阀的时候会对阀座、球体、密封面有所冲刷或残留在密封面上，在硬密封球阀进行启闭时容易对硬密封球阀密封面造成破坏。

金属硬密封球阀硬化工艺目前解决硬密封球阀故障的办法有：
①采用“双刮刀”结构，刮除密封面上的固体介质。
②流道口形状尽量做成流线型，减少固体颗粒囤积的机会。
③采用自动驱动器驱动，加快启闭速度，减少泥浆冲蚀、黏附密封面时间。

另外就是驱动器有制动措施，当钢球卡死时，可按实现设定，使硬密封球阀处于开启或关闭或故障发生时位置，不至于强行扭坏阀杆或割伤密封面。煤化工领域的高粘性流体、带粉尘及固体颗粒状的混合流体、强腐蚀的流体等介质中，球阀需要选用金属硬密封的球阀，所以选用合适的金属硬密封球阀阀球和阀座的硬化工艺是十分重要的。

金属硬密封球阀硬化工艺常用的硬化工艺主要有以下几种：
（1）球体表面堆焊硬质合金，硬度可达30HRC以上，球体表面堆焊硬质合金工艺复杂，生产效率低，且大面积堆焊易使零件产生变形，目前对球体表面硬化的工艺使用较少。
（2）球体表面镀硬铬，硬度可达40～55HRC，厚度0.07～0.10mm，镀铬层硬度高、耐磨、耐蚀并能长期保持表面光亮，工艺相对简单，成本较低。但硬铬镀层的硬度在温度升高时会因其内应力的释放而迅速降低，其工作温度不能高于427℃。另外镀铬层结合力低，镀层易发生脱落。
（3）球体表面采用等离子氮化，表面硬度可达50～55HRC，氮化层厚度0.20～0.40mm，等离子氮化处理硬化工艺由于耐腐蚀性较差，不能在化工强腐蚀等领域使用。
（4）球体表面超音速喷涂（HVOF）工艺，硬度可达60～70HRC，集合强度高，厚度0.3～0.4mm，超音速喷涂是球体表面硬化主要工艺手段。在火力发电厂、石油化工系统、煤化工领域的高粘性流体；带粉尘及固体颗粒状的混合流体、强腐蚀的流体介质中大部分使用该硬化工艺。 超音速喷涂工艺是氧燃料燃烧产生高速气流加速粉末粒子撞击工件表面，形成致密表面涂层的一种工艺方法。在撞击过程中，由于粒子的速度较快（500～750m/s）且粒子温度较低（-3000℃），因此撞击工件表面后，可以获得高结合强度、低空隙率、低氧化物含量的涂层。

金属硬密封球阀硬化工艺

HVOF的特点是合金粉末粒子速度超过音速，甚至是音速的2～3倍，气流速度是音速的4倍。 HVOF是一种新的加工工艺，喷涂厚度0.3～0.4mm，涂层与工件之间是机械结合，结合强度高（77MPa），涂层孔隙率低（＜1%）。该工艺对工件加热温度低（＜93℃），工件不变形，可进行冷喷涂。喷涂时，粉末粒子速度高（1370m/s），无热影响区，工件的成分和组织无变化，涂层硬度高，可进行机加工。
（5）、喷焊是一种金属材料表面热喷涂处理工艺。它是通过热源将粉末（金属粉末、合金粉末、陶瓷粉末均可）加热到熔融或达到高塑性状态后，依靠气流将其喷射，沉积到预先处理过的工件表面上，形成一层与工件表面（基材）结合牢固的涂（焊）层。 喷焊和堆焊硬化工艺中硬质合金与基体均具有熔融过程，硬质合金与基体集合处有热融区，为完全达到喷焊或堆焊硬质合金层性能，避免加工后焊接热融区为金属接触面，建议喷焊或堆焊硬质合金厚度需要大于3mm以上

本发明涉及一种球阀密封面研磨工艺，按粗研磨，精研磨，超精研磨，及阀座和球体配研磨清洗步骤进行，其中粗研磨采用金刚石研磨膏和机油混合物，选用金刚石研磨膏粒度为Φ40μm~10μm，达到消除划痕和磨圆球体，精研磨采用金刚石研磨膏、煤油以及微晶石墨混合物，选用金刚石研磨膏粒度为Φ7μm~5μm，达到初步镜面效果，超精研磨金刚石研磨膏、微晶石墨和煤油的混合物混合物，金刚石研磨膏的粒度为小于Φ5μm，控制球体转速在5rpm以下进行，达到镜面效果，*后只在球体上涂覆煤油进行配研磨清洗，达到较好的镜面效果。本发明研磨步骤后的球体和阀座密封面达到镜面效果，表面粗糙度可达到Ra0.02-0.005，操作扭矩低，使用寿命长，阀座可吸附于球体的球面上，