Härtungsprozess für Kugelhähne mit Metalldichtung

Ⅰ.Überblick

In Wärmekraftwerken, petrochemischen Systemen, hochviskosen Flüssigkeiten in der Kohlechemieindustrie, gemischten Flüssigkeiten mit Staub und Feststoffpartikeln sowie stark korrosiven Flüssigkeiten müssen Kugelhähne hart abgedichtete Kugelhähne aus Metall verwenden. Wählen Sie daher geeignete hart abgedichtete Metallkugelhähne Kugelhähne.Der Härteprozess der Kugel und des Sitzes des Kugelhahns ist sehr wichtig.

Ⅱ.Härteverfahren für Kugel und Sitz aus hart abgedichtetem Metallkugelhahn

Zu den derzeit gebräuchlichen Härtungsverfahren für die Oberfläche von hartdichtenden Kugelhahnkugeln aus Metall gehören derzeit hauptsächlich die folgenden:

(1) Hartlegierungsauftragung (oder Sprühschweißen) auf der Kugeloberfläche, die Härte kann mehr als 40 HRC erreichen, der Auftragungsprozess einer Hartlegierung auf der Kugeloberfläche ist kompliziert, die Produktionseffizienz ist gering und die Fläche groß Beim Auftragschweißen können sich die Teile leicht verformen.Das Verfahren des Einsatzhärtens wird seltener angewendet.

(2) Die Oberfläche der Kugel ist mit Hartchrom beschichtet, die Härte kann 60–65 HRC erreichen und die Dicke beträgt 0,07–0,10 mm.Die verchromte Schicht weist eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf und kann die Oberfläche lange Zeit glänzend halten.Der Prozess ist relativ einfach und die Kosten gering.Allerdings nimmt die Härte der Hartverchromung aufgrund der Freisetzung innerer Spannungen bei steigender Temperatur schnell ab, und die Arbeitstemperatur darf nicht höher als 427 °C sein.Darüber hinaus ist die Bindungskraft der Verchromungsschicht gering und die Überzugsschicht neigt dazu, abzufallen.

(3) Die Oberfläche der Kugel wird plasmanitriert, die Oberflächenhärte kann 60 bis 65 HRC erreichen und die Dicke der Nitridschicht beträgt 0,20 bis 0,40 mm.Aufgrund der geringen Korrosionsbeständigkeit des Härtungsverfahrens durch Plasmanitrieren kann es nicht in Bereichen mit chemischer starker Korrosion eingesetzt werden.

(4) Das Überschallsprühverfahren (HVOF) auf der Oberfläche der Kugel hat eine Härte von bis zu 70–75 HRC, eine hohe Aggregatfestigkeit und eine Dicke von 0,3–0,4 mm.Das HVOF-Spritzen ist die Hauptverfahrensmethode zur Oberflächenhärtung der Kugel.Dieses Härtungsverfahren wird hauptsächlich in Wärmekraftwerken, petrochemischen Systemen, hochviskosen Flüssigkeiten in der Kohlechemieindustrie, gemischten Flüssigkeiten mit Staub und Feststoffpartikeln sowie stark korrosiven Flüssigkeiten eingesetzt.

Beim Überschallspritzverfahren handelt es sich um eine Prozessmethode, bei der durch die Verbrennung von Sauerstoffbrennstoff ein Hochgeschwindigkeitsluftstrom erzeugt wird, der die Pulverpartikel beschleunigt und auf die Oberfläche des Bauteils trifft und so eine dichte Oberflächenbeschichtung bildet.Während des Aufprallprozesses können aufgrund der hohen Partikelgeschwindigkeit (500–750 m/s) und der niedrigen Partikeltemperatur (-3000 °C) nach dem Auftreffen auf die Oberfläche des Teils eine hohe Bindungsfestigkeit, geringe Porosität und ein geringer Oxidgehalt erreicht werden .Beschichtung.Das Merkmal von HVOF besteht darin, dass die Geschwindigkeit der Legierungspulverpartikel die Schallgeschwindigkeit übersteigt, sogar um das Zwei- bis Dreifache der Schallgeschwindigkeit, und die Luftgeschwindigkeit das Vierfache der Schallgeschwindigkeit beträgt.

HVOF ist eine neue Verarbeitungstechnologie, die Sprühdicke beträgt 0,3–0,4 mm, die Beschichtung und das Bauteil sind mechanisch verbunden, die Bindungsfestigkeit ist hoch (77 MPa) und die Beschichtungsporosität ist gering (<1 %).Dieses Verfahren hat eine niedrige Erwärmungstemperatur der Teile (<93 °C), die Teile werden nicht verformt und können kaltgespritzt werden.Beim Sprühen ist die Pulverpartikelgeschwindigkeit hoch (1370 m/s), es gibt keine Wärmeeinflusszone, die Zusammensetzung und Struktur der Teile ändern sich nicht, die Beschichtungshärte ist hoch und es kann bearbeitet werden.

Beim Sprühschweißen handelt es sich um ein thermisches Sprühbehandlungsverfahren auf der Oberfläche von Metallwerkstoffen.Es erhitzt das Pulver (Metallpulver, Legierungspulver, Keramikpulver) durch eine Wärmequelle auf einen geschmolzenen oder hochplastischen Zustand, sprüht es dann durch einen Luftstrom auf und lagert es auf der Oberfläche des vorbehandelten Teils ab, um eine Schicht mit zu bilden die Oberfläche des Teils.(Substrat) kombiniert mit einer starken Beschichtungsschicht (Schweißschicht).

Beim Sprühschweißen und Oberflächenhärten durchlaufen sowohl das Hartmetall als auch das Substrat einen Schmelzprozess, und es gibt eine heiße Schmelzzone, in der das Hartmetall und das Substrat aufeinandertreffen.Der Bereich ist die metallische Kontaktfläche.Es wird empfohlen, dass die Dicke des Hartmetalls durch Sprühschweißen oder Auftragen mehr als 3 mm beträgt.

Ⅲ. Härte der Kontaktfläche zwischen Kugel und Sitz des hartdichtenden Kugelhahns

Die Metallgleitkontaktfläche muss einen bestimmten Härteunterschied aufweisen, sonst kann es leicht zum Festfressen kommen.In der praktischen Anwendung beträgt der Härteunterschied zwischen Ventilkugel und Ventilsitz im Allgemeinen 5–10 HRC, was eine längere Lebensdauer des Kugelhahns ermöglicht.Aufgrund der komplexen Bearbeitung der Kugel und des hohen Bearbeitungsaufwands ist die Härte der Kugel im Allgemeinen höher als die Härte der Ventilsitzoberfläche, um die Kugel vor Beschädigung und Verschleiß zu schützen.

Es gibt zwei Arten von Härtekombinationen, die häufig für die Kontaktflächenhärte der Ventilkugel und des Ventilsitzes verwendet werden: ①Die Oberflächenhärte der Ventilkugel beträgt 55 HRC und die Oberfläche des Ventilsitzes beträgt 45 HRC.Legierung, diese Härteübereinstimmung ist die am weitesten verbreitete Härteübereinstimmung für metallgedichtete Kugelhähne, die die herkömmlichen Verschleißanforderungen von metallgedichteten Kugelhähnen erfüllen kann;②Die Oberflächenhärte der Ventilkugel beträgt 68 HRC, die Oberfläche des Ventilsitzes beträgt 58 HRC und die Oberfläche der Ventilkugel kann mit Überschall-Wolframkarbid besprüht werden.Die Oberfläche des Ventilsitzes kann durch Überschallspritzen aus der Legierung Stellite20 hergestellt werden.Diese Härte wird häufig in der kohlechemischen Industrie eingesetzt und weist eine hohe Verschleißfestigkeit und Lebensdauer auf.

Ⅳ.Epilog

Die Ventilkugel und der Ventilsitz des hartdichtenden Metallkugelhahns verwenden einen angemessenen Härtungsprozess, der die Lebensdauer und Leistung des hartdichtenden Metallventils direkt bestimmen kann, und ein angemessener Härtungsprozess kann die Herstellungskosten senken.