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| 2017年閥門生產最新工藝||長知識了 發布時間：17-04-17 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2017年閥門生產最新工藝||長知識了
（一）閥門零件工藝規程典型化 （1）閥門零件工藝規程典型化的意義 閥門的規格品種繁多，尺寸相差懸殊，零件材料的種類也較多，加之各閥門廠的生產條件和工藝人員的經驗和習慣不同，編制閥門零件加工過程也不盡一致。合理的工藝過程不僅能保證產品的質量，還能提高勞動生產率并降低產品成本。編制合理的工藝規程是一項較復雜的工作，因為除了要在滿足產品圖紙要求，確定毛坯種類、加工方法及選用設備和工裝外，還要作多種工藝方案的對比分析。此外，編制工藝規程是否合理往往取決于工藝人員的技術水平和經驗。 由于閥門零件的結構、形狀及其工藝過程具有明顯的相似性，閥門零件的數量也不多，這是實現閥門零件工藝規程典型化的有利條件。工藝現程的典型化是將閥門零件依其形狀相似、尺寸相近、工藝相同，將另件的加工過程編制成典型的工藝規程。 典型工藝規程可以作為工藝人員編制具體零件的工藝規程的依據，從而能夠縮短生產技術準備工作的周期和保證工藝規程的合理性。此外，工藝規程的典型化還可為工藝裝備的通用化、標準化以及組織同類型零件的加工流水線、采用專用高效設備創造有利的條件。 目前，我國閥門行業大多數的制造廠，在單件、小批生產時，都會采用典型工藝規程和成組加工技術，這種方法有助于簡化生產組織，安排工藝流程，對于保證生產現場的實際需要和滿足各種質量認證均起著重要的指導作用． （2）典型的工藝流程圖： （3）閥門零件的分類 編制典型工藝規程必須事先對閥門零件進行分類，任何機械零件的形體都是由若干個表面（平面、圓拄面、圓錐面、特形面等）所構成。不同形狀和不同部位的表面，組合成為各種零件不同的形狀，各種同形狀表面的加工方法—般是相同的。例如：外圓柱表面通常采用車削或磨削的方法來加工；內圓柱表面是通過鉆、鉸、鏜和磨削等加工方法獲得。因此，就有一種按零件的主要加工表面的形狀來進行分類的方法，如：直筒閥體、三通閥體、框架閥蓋、盤形閥板等。同類零件具有相似的幾何形狀，往往具備有相近的工藝路線和相似的加工過程，可以使用典型工藝規程和成組加工技術組織生產。 由于閥門的零件品種規格繁多，下邊僅以三通閥體、框架和球帽閥蓋以及閥芯關閉件三大類零件作為代表，介紹一些典型的加工工藝方法。 （二） 閥體類零件的加工 法蘭直通式三通閥體是閘閥、截止閥、止回閥、減壓閥及節流閥閥體最常用的一種結構形式，這種結構的閥體量大面廣，應用非常廣泛，所以以法蘭直通式閘閥閥體作為典型介紹。 （1）閘閥類閥體的結構和工藝分析：閥體是中空、壁薄的殼體零件，多為三通管狀，用于直線管路上。該閥體的進口通道與出口通道同軸，故稱直通式（見下圖）。兩通道端部為圓形法蘭，法蘭上有均勻分布的螺栓孔，以便與管道上的法蘭連接。閥體上端亦有中法蘭，用以連接閥蓋。 閥體的形體是由圓柱面、圓錐面、球面和特形表面組成的，其外部和內腔的表面大部分不需要加工，因此零件毛坯一般都選用鑄件。閥體內腔左、右設計有精度較高的圓柱形閥座孔，對于鑲閥座結構的還有精度較高的螺紋孔，堆焊密封面的閥體具有楔形角度（多為5°）和光潔度很高的楔形密封部位。為引導閘板準確地與閥體密封面相吻合，在體腔內有兩條對稱的導向筋。由于閥體是承壓薄壁殼體，故對毛坯的強度、剛度及鑄件的內在質量要求很高。 閘閥閥體密封面不僅具有很高的角度精度的要求，為了保證閘板的正常配合位置，要求兩密封面中心的距離（通稱為開檔寬度）的精度有很高的要求。對于中心線相對稱的兩個密封面與導向筋的對稱度也有—定要求。 閥體的主要加工表面大多是旋轉表面，因此．除導向筋部位在插或刨床上加工外，其余表面均采用車削。由于密封面部位的精度和光潔度要求很高，而鑄件毛坯的加工余量又較大，所以。閘閥閥體可以分粗、精加工兩個階段。在粗加工時，先把三法蘭加工好，然后以法蘭為基準，采用帶有角度的斜胎精車密封面。精車后，密封面仍達不到圖紙的幾何形狀精度和光潔度要求，必須經過光整加工—研磨。在此期間，可以安排三個法蘭的鉆孔工序。 （2）閘閥類閥體的典型工藝： 根據閥門口徑的大小，閘閥類閥體的加工工藝可以有以下兩種方案： １）較小口徑的加工方案：以閥體三個頸部外園（錐）面毛坯為粗基準定位，先加工中法蘭及止口，再以中法蘭和止口定位為精基準加工兩端法蘭、導向筋和密封面部位。三個法蘭螺栓孔的加工，以端法蘭為自身基準。 兩個密封面的加工，—般采用回轉夾具在車床上進行，使用中法蘭同—個定位基準，使兩密封面的加工在—次安裝下完成。閥座孔或密封面角度的精度由夾具保證、密封面的對稱度和開襠尺寸由機床擋塊配合卡板量具來控制。這個方案由于要使用帶斜度底盤的180°回轉夾具，閥門只適用于ＤＮ≤100的較小口徑的閥門。（回轉夾具見下圖） 典型的工藝過程： 1
２）中、大口徑的加工方案：先加工兩端法蘭，再以端法蘭為精基準，依次加工中法蘭、導向筋、密封面部位及法蘭螺栓孔等。 以上兩密封面的角度加工主要由夾具來保證、為了達到此目的，通常在制造斜胎夾具時采用同—個角度母板。即用與閥體密封面角度完全相同的兩塊母板，其中一塊用作制造加工閥體密封面夾具的母板。將兩塊母板重疊（等于兩倍閥體密封面的斜角），即可作為制造加工閘板密封面夾具的母板。用這種方法制造的夾具加工，可以保證閥體密封面與閘板密封面的角度完全—致。為了保證兩密封面的對稱性和開襠寬度尺寸精度，需提高閥體全長的制造精度，以便控制半長尺寸，全開檔尺寸用專用的開擋量具來控制。 這種方案的優點是：工藝裝備相對比較簡單，有利于夾具的標準化和通用化。其缺點是：兩密封面加工需要兩次裝夾完成，而兩次裝夾的定位基準不統—，因此必然產生定位誤差。這種加工方案若沒有相應的工藝措施，就很難加工出能滿足互換裝配要求的閥體，這種方案由于采用的是各自獨立的單個夾具，適用于大、中口徑閥體的加工，在閥門行業應用比較廣泛。 典型的工藝過程：
（三）閥蓋類零件的加工； 閥蓋是支撐閥桿和傳動機構并與閥體組成密封承壓腔的重要零件，與法蘭直通式閥體配套的閥蓋結構主要有框架式和球帽式等。 （1）框架式閥蓋的結構和典型工藝過程： 框架式閥蓋由于結構復雜，—般采用與閥體材料相同的鑄件。其主要加工面為旋轉面，多用車削方法加工。由于閥蓋的法蘭大，而小端外圓小，加工法蘭時若以小端的外圓定位則夾壓點離加工表面比較遠，剛性差，因而影響加工質量和效率。加工時可先粗車小端，然后以小端內孔和大法蘭背面定位，用套筒胎加工大端法蘭外圓。端面和上密封部位。 以下為采用通用設備進行批量生產時經常采用的典型工藝過程：
（2）球帽式閥蓋的工藝分析和典型工藝過程： 球帽式閥蓋的上、下端均帶法蘭，分別與支架和閥體相連接。由于其結構復雜， 毛坯均采用和閥體材料相同的鑄件。 主要的結構特點是各主要的加工面為旋轉面，但大小法蘭的尺寸差 距較大，小法蘭往往呈長方形，加工有一定的困難。 以下為采用通用設備進行批量生產時經常采用的典型工藝過程：
（四）閥芯關閉件的加工 閥芯關閉件是指在閥門中起關閉作用的運動零件，它用來切斷、調節或改變介質的流向。不同的閥類其關閉件的結構、形狀都有很大差異，常見的有閘閥的閘板、截止閥的閥瓣、球閥的球體、蝶閥的閥板和旋塞閥的錐塞等。所有的關閉件上都有要與閥體密封面相吻合的精度和光潔度都很高的密封面，其重要程度和加工難度比相同形狀的其他機械零件難度較大。其中又以閘閥的楔式閘板的難度尤為復雜，球閥的球體加工比較典型。下邊就閘板和球體的加工工藝做代表性的介紹。 （1）楔式閘板的加工 1）楔式閘板的結構特點：閘板是外緣帶凸塊的圓盤，兩端面為對稱于中心面的傾斜密封面（多為5°），在其上端凸出部位有與閥桿連接的T形槽或螺紋。為使閘板能在閥體中順利地開啟和關閉，在閘板外緣的兩側面上有導向槽或導向筋。 由于閥門的用途不同，閘板密封面采用的堆焊材料也不—樣，常用的材料有銅、不銹鋼、鈷鉻鎢硬質合金等。 閘板密封面的形成方法有三種： 從本體上直接車出、堆焊后車出、鑲嵌密封圈。 閘板的結構形式又可分為彈性閘板和非彈性的剛性閘板兩大類，小規格的多用鍛造整體毛坯，中、大規格的閘板多采用鑄造的空心彈性閘板結構。 2）楔式閘板的典型工藝過程：
（2）球閥球體的加工：球體的球面是主要的加工表面，其基本的加工順序是：先按工藝要求車出通道孔，再以通道孔為定位基準加工球面。 帶柄球體除球面外，還有精度較高的上、下軸的外圓拄面。這些圓拄面可采用頂尖孔為定位基準進行加工。由于這種球體的通孔垂直于兩端軸頸，加工球面時有一定困難，所以在加工時須采取必要的措施，以保證球面質量。 球面的加工方法：加工球面的方法通常有以下兩種： 1）銑削法：下圖是銑削球面的示意圖。這種方法是在銑頭前端裝一個帶兩把車刀的刀盤，刀盤由電機帶動旋轉。兩刀的刀尖應在同一旋轉平面內。旋轉平面必須垂直于銑頭的軸線，并與工件的旋轉軸線平行，刀盤軸線應通過球心，兩刀尖之間的距離可根據被加工球體的直徑來決定。 銑球可以在普通車床或立式銑床上進行。銑球時刀盤的轉速一般為900～1200轉／分，工件的轉速為1～10轉/分。 銑削法效率高，表面光潔度較好（一般達Ra3.2)，適用于各種球體直徑。加工小的球體時，刀盤只需徑向進給就可一次成型。加工大直徑球體時，小的刀盤需要沿回轉刀架做半回轉運動，刀盤才能銑出大的球面。注意刀盤的軸線應垂直于球的回轉軸線并通過球心。如果刀盤軸線高于或低于球的回轉軸線，加工出來的球體會呈橢圓形。 2）車削法：這是應用最廣的一種球面加工方法，車球法是在普通車床上安裝車球裝置或在專用機床上用普通車刀來加工球面。 單件小批生產多在普通車床上加工球面，下圖為車球裝置。該裝置直接安裝在床身導軌上，使轉盤做回轉運動，安裝在小刀夾上的車刀就可進行球面的車削。 這種車球裝置的特點是：結構簡單，操作方便。它直接固定在機床的床身導軌上，故剛性較好，工作平穩、可靠，且齒條與齒輪的間隙可通過斜塊進行調整，因而可避免切削過程中產生振動。 為減少工件安裝次數，提高加工效率，可在回轉盤上安裝兩個刀架（如上圖所示）。后刀架安裝粗車刀，前刀架安裝精車刀。 右圖為加工球面用的彈簧心軸。使用時將球坯套穿心軸上，使其一端緊靠定位墊，擰動右端的螺母，把球體撐緊，然后松開另一端，取下定位墊。將心軸安裝在機床頂尖之間，搖動大溜板，回轉盤中心與球心在垂直向上重合，通過試切后可將大溜板的位置固定。 帶支承軸的大尺寸球體，其中部通孔是預先鑄出的。這就增加了加工的難度。為避免加工過程中的斷續切削，在軸頸、球面粗加工之后便將通孔車好。 然后用堵蓋（其材料與閥體相同）把孔 封堵后再進行球面的精加工。右圖為球 體通道孔的堵蓋。球面精車后可在該機 床上進行砂帶磨，磨好后再把堵蓋拆除。 中大批量的球體生產時，球面加工多在專用機床上進行． 3）球面的磨削：球面可在普通車床或專用機床上用平形砂輪的外圓或碗形砂輪的內側磨削球面。 ①用平形砂輪外圓可在普通車床上用砂輪外圓磨削，通常需將磨頭安裝在回轉刀架上，砂輪外圓回轉磨削形成球面。 ②用碗形砂輪內側磨削球面適用于小直徑的球面磨削。一般用于球徑小于100毫米的球面。磨削時可將磨頭安裝在普通車床的中溜板上，或安裝在專用機床上。磨削時，碗形砂輪的軸線必須通過球心。如果砂輪軸線不通過球心，磨出的球面將呈橢圓形。下圖為用碗形砂輪磨削球面的情形。 利用砂輪內側磨削時，砂輪與球面是環形接觸。磨削不銹鋼球體時，砂輪工作面很容易被切屑堵塞而失去磨削作用，并常常燒傷球面。為避免上述現象，除選用組織琉松的砂輪外，還在碗形砂輪的工作部分開幾條溝槽或采用鑲砂條的方法做砂輪。為了保證磨削球面質量，磨削時需大量乳化液作潤滑冷卻用，同時必須及時修整砂輪，每次修整后，要用刷子將砂輪表面殘留的砂粒刷凈，以免殘砂劃傷球面。 第七章 閥門密封面的研磨工藝: 研磨是常用的光整加工方法，在閥門制造過程中研磨占有相當重要的地位，閥門的金屬密封面大多是通過研磨來達到其光潔度和平整度要求的，它對閥門的密封質量有著決定性作用。 （一）閥門密封面的研磨 （1）研磨的基本原理：研磨時，研具與工件表面貼合在一起，研具沿貼合表面作復雜的研磨運動。研具與工件表面間注入研磨劑，研磨劑中的部分磨粒在兩表面間滑動或滾動，另一部分磨粒則嵌入或固著在研具的表面層，當研具與工件相對運動時，磨粒就在工件表面上切去很薄的一層金屬。工件上的凸峰部分首先被磨去，然后被研表面漸漸達到要求的幾何平整度。 由于部分磨粒在研具與工件表面間滑動和滾動，研具表面也被磨料所磨耗，研具本身的幾何形狀精度直接影響到工件的幾何形狀精度。因此，除要求研具的材料耐磨和組織均勻外，研具的磨耗也應均勻，以使它盡可能長久地保特其平面準確性。研磨不僅是磨料對金屬的機械加工過程，同時還有化學作用，研磨劑中的油脂能使被加工表面形成氧化膜，從而加速了研磨過程。 （2）研磨運動：為使工件表面上各點磨削均勻和研具的磨耗均勻，研具與工件相對運動時，工件表面上每一點對研具的相對滑動路程都不應該相同。研具與工件相對運動的方向應不斷變更，運動方向的不斷變化使每一磨粒不會在工件表面上重復自己運動的軌跡，而應該是網紋狀軌跡（如下圖），以免造成明顯的磨痕而降低工件的光潔度。研磨運動盡管復雜，運動方向盡管在變化，但研磨運動始終是沿著研具與工件的貼合表面進行的。研具運動時不能離開貼合表面，也不應再有別的強制性引導，工件的幾何形狀精度主要受研具的幾何形狀精度及研磨運動的影響。 （3）研磨速度：研磨運動的速度愈快，研磨的效率也愈高。研磨的速度過快會引起工件發熱現象，使其尺寸精度及幾何形狀精度降低。 研磨精度要求高時，研磨速度一般為30米／分。閥門密封面研磨速度與密封面材料有關。銅及鑄鐵密封面的研磨速度約10～45米／分，淬硬鋼及硬質合金密封面約25～80米／分，奧氏體不銹鋼密封面約10～25米／分。 （4）研磨壓力：研磨效率隨研磨壓力的增大而提高，通常使用配重、彈簧或液壓裝置來施加研磨壓力。研磨壓力一般為1～4㎏／㎝2，研磨鑄鐵、銅及奧氏體不銹鋼材料的密封面時，研磨壓力為1～3㎏／㎝2，淬硬鋼和硬質合金密封面為1.5～4㎏／㎝2，粗研時可取較大值，精研時取較小值。 （5）研磨余量：研磨是光整加工，磨削量很小，研磨余量的大小取決于上道工序的加工精度和表面光潔度。在保證去除上道工序加工痕跡和修正工件幾何形狀誤差的前提下，研磨余量愈小愈好。 精車后的密封面平面余量為0.01～0.05㎜。經磨削后的密封面可直接研磨，其最小研磨余量為0.006-0.015㎜。手工研磨或材料硬度較高時取小值，機械研磨或材料硬度較低時取大值。 （6）研具材料：對研具材料的要求有兩條：一是要容易嵌入磨粒，二是要能較長久地保持研具的幾何形狀精度。研具材料需具有較好的耐磨性，它的組織也應均勻。組織均勻的材料磨耗也較均勻，有利于研具的幾何形狀精度。 灰鑄鐵研具適合研磨各種金屬材料的密封面，它能獲得較好的研磨質量和較高的生產效率，常用的灰鑄鐵牌號為HT250及HT300。研具的工作表面上開有淺槽，研磨時淺槽內可容納較多的研磨劑。當研磨劑稀少時，溝槽內的研磨劑能自動添加在研磨面上，從而提高了研磨效率。由于使用時會產生幾何形狀誤差，從而影響工件的幾何形狀精度，故研具應經常進行修整。 現在有些閥門廠家也有用硬質鋼平面進行研磨或在研磨板上壓、貼砂紙、砂布條進行光整加工的做法，生產效率提高、生產條件改善，也取得了良好的使用效果。 （7）研磨劑： 研磨劑是由磨料和研磨液組成的一種混合劑，正確選用研磨劑可提高研磨的效率與質量。 ①磨料：常用磨料有下列幾種： 氧化鋁Al2O3：又稱剛玉，有人造及天然兩種。顏色有棕、白及淺紫色等。氧化鋁硬度較高，價格便宜，使用很普遍。一般用來研磨鑄鐵、銅、鋼及不銹鋼等材料的工件。 碳化硅SiC：硬度比氧化鋁高，有綠色及黑色兩種。綠色碳化硅適用于研磨硬質合金，黑色碳化硅用于研磨脆性材料及軟材料的工件，如鑄鐵、黃銅等。碳化硅的應用也很廣泛。 氧化鉻Cr2O3：深綠色，是一種硬度高和極細的磨料，淬硬鋼精研時常常使用氧化鉻，一般也用它來進行密封面的拋光。 磨料的顆粒尺寸大小叫做粒度，用篩選法獲得的磨粒粒度號是用每英寸長度上的篩網孔數來表示的，例如20＃粒度是指一英寸長度上有20個篩網孔。由于太細的篩網難以制造，一般采用沉淀法來分選磨粒，這時粒度就以磨粒的實際尺寸來表示，如W20粒度表示微粉磨粒的實際尺寸為14～20微米。 磨料粒度的粗細對研磨效率及研后表面光潔度有顯著的影響。粗研時，工件表面光潔度要求不高，為提高研磨效率宜選用粗粒度的磨料。精研時研磨余量小，工件表面光潔度的要求高，可采用細粒度的磨料。密封面粗研時磨料的粒度一般為120＃～240＃；精研時為W40～14。 ②研磨液：研磨液是用來調和磨料的，在研磨過程中起潤滑和冷卻的作用。有的研磨液（如氧化作用較強的硬脂酸、油酸、工業甘油等）還起化學作用，它附著于工件表面并使被加工表面很快形成一層氧化膜。研磨時，工件凸起處的氧化膜首先被磨去，而露出的金屬表面又再次被氧化，新形成的氧化膜極易再次被磨去，如此繼續下去，凸峰就逐漸地被磨平。工件表面凹處的氧化膜由于沒有被磨掉而防止了凹處金屬被繼續氧化，研磨液的這種化學作用，提高了研磨的效率。 工廠可以使用外購的研磨膏，研磨時將少量研磨膏放在容器里，用稀釋劑（水、甘油、煤油等）調合均勻后使用。 （二）閥門密封面的手工研磨：手工研磨時一般采用濕研磨。在濕研磨的過程中要經常添加稀薄的研磨劑，以便把磨鈍了的磨粒從工作面上沖去，并不斷地加入新的磨粒，從而得到較高的研磨效率。對于精度和光潔度要求特別高的密封面，有時也使用壓砂布（紙）的平板進行干研磨。 （1）閥體密封平面的研磨：閥體密封平面位于閥體內腔，研磨比較困難。通常使用帶方孔的圓盤狀研具，放在內腔的密封面上，再用帶方頭的長柄手把來帶動研磨盤作研磨運動。研磨盤上有圓柱凸臺或引導墊片，以防止在研磨過程中研具局部離開環狀密封面而造成研磨不勻的現象。 研磨的壓力要均勻，粗研時壓力可大些，精研時應較小。應注意不要因施加壓力而使研具局部脫開密封平面。研磨一段時間后，要檢查工件的不平度。當環狀密封面上均勻地顯出接觸痕跡，而徑向最小接觸寬度與密封面寬度之比（即密封面與檢驗平盤的吻合度）達到工藝規定的數值時，不平度就可認為合格。 （2）閘板密封平面的研磨：閘板和閥座的密封平面可使用研磨平板來手工研磨。工作前先在于凈的平板上均勻地徐上一層研磨劑，將工件貼合在平板上后可用手一邊旋轉一邊作直線運動或作8字形運動。由于研磨運動方向的不斷變更使磨粒不斷地在新的方向起磨削作用，故可提高研磨效率。 （3）錐形密封面的研磨：錐形密封面的制造和修理比較困難，但因錐面形成的密封力較大，密封性能也較好，故在高壓小口徑的截止閥、旋塞閥及蝶閥上普遍采用錐面密封。 研磨錐形密封面需使用帶有錐度的研桿或研套。研桿與研套的錐度應分別與閥體密封面或閥瓣密封面的錐度相一致。研磨旋塞體和塞子的研桿及研套的錐面上還要開有螺旋狀的淺槽，以積存多余的研磨劑。研磨截止閥閥體時，由于密封錐面太短，穩定性差，故通常在閥體中法蘭止口處增加導向盤，使研桿保持垂直、穩定。 研旋塞體的研桿與研塞子的研套錐度應該一致，否則研后錐形密封面間將容易發生滲漏。有的工廠在研磨旋塞時，先將旋塞體研好，然后直接將塞體與旋塞閥體配研。 （4）球面的研磨：球面的研磨多采用鑄鐵的碗型研磨盤，盤面開有淺槽，涂上研磨膏，用手工在慢速旋轉的球面上擺動推研。還有很多廠家用碗型金屬盤上固定砂條的辦法代替研磨盤進行球面研磨（見上圖），也取得良好的效果。 （三）閥門密封面的機械研磨：多數閥門廠使用機械設備來研磨密封面，機械研磨的效率高、質量穩定。研磨機大多數是自制的專用設備，型式繁多，研磨效果也有很大的差異。在選用閥門研磨機時，至關重要的是首先要考慮研磨軌跡復雜、運動合理的問題，其次才是研磨效率。 （1）擺軸式研磨機：擺軸式研磨機是為研磨閥體內部密封平面而設計的，多采用舊的立式鉆床改裝，也可用來研磨閘板、閥座、閥瓣的密封平面。它有研磨軌跡比較合理和適用范圍廣等優點，故特別適合中、小型閥門使用。 立鉆的主軸帶動偏心套的轉動，使研盤作旋轉運動的同時還作偏擺運動，故研盤上每一磨粒的軌跡均為網紋狀。因此，工件的研磨和研具的磨耗都較均勻，效率也較高。 研磨壓力是依靠立鉆向下進給的手把上掛以重物來獲得的，改變重物可調節研磨壓力的大小。 （2）行星式研磨機 行星式研磨機適用于研磨閥瓣、閥座和閘板等零件的外部密封平面。 該研磨機的結構簡單，便用方便，可同時研磨多個工件因而效率較高，研磨后工件的兒何形狀精度及表面光潔度的質量較好。 其工作原理是當電機通過蝸輪減速器帶動研盤旋轉。由于沿研磨盤直徑方向各點的線速度不等，置于研磨盤上的帶外齒圈的圓環受中心滾柱的帶動被迫繞定點旋轉，這樣就得到了比較復雜的研磨軌跡。當圓環內同時放幾個圓形工件時，由于工件間相互碰撞和干擾，研磨軌跡更為復雜。 研磨壓力一般是靠工件的自重獲得的。楔式閘閥閘板的重量在密封面圓周上分布不均，可使用配重工具。 （3）振動研磨機： 振動研磨機適合研磨中、小型截止閥、止回閥閥瓣的密封平面。該設備的結構簡單，工作可靠，可一次同時研磨幾十個閥瓣零件，故具有較高的生產效率。由于研磨盤振動頻率高、振幅小，工件與研磨盤之間相對運動的方向在不斷變化，因而不僅工件研磨后的幾何形狀精度及光沽度好，研磨盤的磨損也比較均勻。 當固定在研磨盤上的電機轉動時，由于電機軸上偏心輪的甩動作用，使安裝在幾組彈簧上的研磨盤產生振動。自由放置在研磨盤上的工件因其自身的慣性與振動的研磨盤之間產生了短促的相對滑動。工件在研盤上的相對滑動是沒有規律的，加之工件間常常發生碰撞而使研磨運動更加復雜，故工件的研磨和研磨盤的磨耗都比較均勻。 （四）研磨中常見質量問題及其修正辦法：研磨是切削量極小的光整加工方法，一般很少出現研磨廢品。常見的研磨質量問題是容易發生因研磨不均而造成被研磨面的幾何形狀誤差，例如在研磨閥體密封平面時，常常會出現密封面中間突起，而內、外邊緣較低的現象。這時可以采用兩個辦法來修正：①是用一塊特制的中間稍稍突起的研盤來精研，以增加對密封面中間突起部分的研磨切削作用，從而糾正密封面中心高、兩邊緣低的現象。②另一種辦法是將研具及密封面清洗干凈后，在密封面的突起處局部涂敷研磨劑，再進行研磨，也是為了增加對密封面中間突起部分的研磨切削作用，同樣可以起到糾正密封面中心高、兩邊緣低的現象。 在密封面精研后還應該用毛氈加氧化鉻磨料進行拋光，以提高密封面的光潔度及去除個別嵌留在表面上的磨粒，否則，在閥門性能試驗時還是易于出現密封滲漏。 第八章 閥門的裝配工藝 閥門裝配是制造過程中的最后階段。閥門裝配是根據規定的技術條件，將閥門的各個零、部件組合在一起，使其成為產品的過程。 零件是閥門裝配最基本的單位，若干個零件組成閥門的部件（如閥蓋、閥瓣部件等）。將若干個零件組成部件的裝配過程稱為部件裝配，將若干個零件和部件組成閥門的裝配過程稱為總裝配。 裝配工作對產品質量有很大影響，即使設計正確，零件合格，如果裝配不當，閥門也達不到規定的要求，甚至發生密封滲漏。因此，應該特別注意采用合理的裝配方法，以保證閥門的最后成品質量。 在生產中以文件形式規定的裝配工藝過程稱為裝配工藝規程。 （一）閥門常用的裝配方法 閥門常用的裝配方法可有三種，即完全互換法、修配法及選配法。 （1）完全互換法：閥門采用完全互換法裝配時，閥門的每個零件不須經過任何修整和選擇就能進行裝配，裝配后的產品即能達到規定的技術要求。此時，閥門零件要完全按照設計要求加工，以滿足尺寸精度和形位公差的要求。 完全互換法的優點是：裝配工作簡單、經濟，工人不需很高的技術水平，裝配過程的生產效率較高，易于組織裝配流水線和組織專業化生產。但是相對來說，采用完全互換裝配時，對于零件的加工精度要求較高。適用于截止閥、止回閥等結構相對簡單的閥類以及中、小口徑的閥門。 （2）選配法：閥門采用選配法裝配，零件可按經濟精度加工，裝配時再對某一個有調節、補償功能的尺寸進行選配，以達到規定的裝配精度。選配法的原理與修配法相同，只是在改變補償環尺寸的方法上有所不同。前者是用選擇配件的方法來改變補償環尺寸，后者是用修整配件的方法來改變補償環尺寸。例如：雙閘板楔式閘閥的頂芯和調整墊片、對開球閥兩體之間的調整墊片等，就是在與裝配精度有關的尺寸鏈中選擇專用零件作為補償件，通過調整墊片的厚度尺寸，來達到要求的裝配精度。為保證在不同情況下都能以固定補償件進行選配，故需預先制作一套不同厚度尺寸的墊圈、軸套補償件，供裝配時選用。 （3）修配法：閥門采用修配法裝配，零件可按經濟精度加工，裝配時再對某一個有調節、補償功能的尺寸進行修配，以達到規定的裝配目的。如楔式閘閥的閘板和閥體，由于實現互換要求的加工代價太高，多數生產廠家都采用修配法工藝。即在最后磨削閘板密封面控制開檔尺寸時要和閥體密封面的開檔尺寸進行照配的方法進行“配板”，以實現最終的密封要求。這種方法雖然增加了“配板”工序，但大大簡化了前面加工工序的尺寸精度要求，“配板”工序的專人操作熟練，總體來說并不會影響生產效率。 （二）閥門的裝配過程 閥門一般采用固定式場地裝配，閥門的零、部件裝配和總裝配是在裝配車間進行的，所需要的零件和部件全部運到該裝配工作地。通常部件裝配和總裝配分別由幾組工人同時進行，這樣既縮短了裝配周期，又便于使用專用的裝配工具，對工人技術等級的要求也比較低。國外有些廠家或高技術檔次的閥門也有采用裝配吊掛線或裝配回轉臺的模式。 （1）裝配前的準備工作：閥門零件在裝配前需要去除機械加工形成的毛刺和焊接殘留的焊渣，清洗及切制填料和墊片。 （2）閥門零件的清洗：作為流體管路控制裝置的閥門，內腔必須清潔。特別是核電、醫藥、食品工業用閥門，為保證介質的純度和避免介質污染，對閥門內腔清潔度的要求更為嚴格。裝配前應對閥門零件進行清洗，將零件上的切屑碎末、殘留的潤滑油、冷卻液和毛刺、焊渣以及其他污物洗除干凈。 閥門的清洗通常用加堿的清水或熱水進行噴刷（也可用煤油進行刷洗）或在超聲波清洗機里清洗。零件經研磨、拋光后需進行最后清洗，最后清洗通常是將密封面部位用汽油刷凈，然后用壓縮空氣吹干并用布擦拭干凈。 （3）填料和墊片制備：石墨填料因具有耐腐蝕、密封性好及摩擦系數小等優點，得到廣泛的應用。填料和墊片用以防止介質經閥桿和閥蓋以及法蘭結合面間滲漏。這些配件都要在閥門裝配前做好切制和領用的準備。 （4）閥門的裝配：閥門通常是以閥體作為基準零件按工藝規定的順序和方法進行裝配。裝配前要對零、部件進行檢查，防止未去毛刺和沒有清洗的零件進入總裝。裝配過程中，零件要輕拿輕放，避免磕碰、劃傷已加工表面。對閥門的運動部位（如閥桿、軸承等）應涂以工業用黃油。 閥蓋與閥體中法蘭多采用螺栓連接，緊固螺栓時，應對稱、交錯、多次、均勻地擰緊，否則閥體、閥蓋的結合面會因圓周受力不均而發生滲漏。緊固時使用的搬手不宜過長，避免預緊力過大而影響螺栓強度。對預緊力有嚴格要求的閥門，應該使用扭矩搬手，按規定的扭矩要求檸緊螺栓。 總裝完成后，應旋轉操縱機構，以便檢查閥門啟閉件的運動是否靈活，有無卡阻現象。閥蓋、支架等零件的安裝方向是否符合圖紙要求，各項檢查都合格后的閥門方能進行試驗。
第九章 閥門的試驗與檢驗 （一）概述 閥門的試驗在總裝完成后進行，是控制閥門質量的最重要也是最后的一道工序，以檢驗產品是否符合設計要求和達到質量標準。在試驗過程中，閥門的材料、毛坯、熱處理、機械加工和裝配的缺陷一般都能暴露出來。 閥門性能試驗的項目很多，除強度和密封試驗外，還有流量特性、壓力特性、模擬壽命、耐火試驗、高溫及低溫試驗、驅動裝置試驗、靈敏性試驗等。核電閥門還要按照ANSI B16.41的要求，進行抗震試驗、熱、冷態循環試驗及端部加載試驗等。 在閥門制造過程中，沒有必要也不可能對逐臺閥門進行所有項目的試驗。在研制新產品或有特殊要求時，全面的試驗屬于產品的型式試驗。正常生產中只對閥門技術條件中所規定的項目進行逐臺試驗，如：強度試驗和密封試驗，就是通常被稱為閥門出廠的壓力試驗。 （1）試驗介質：閥門的試驗介質一般為水、空氣或其他惰性氣體。強度試驗通常采用水作介質，故習慣稱為“水壓強度試驗”。用氣體進行強度試驗時，如果閥門出現破裂，容易造成人員傷害，故必須加強安全防護措施。在閥門標準中通常規定“氣密試驗”的氣體壓力為0.4～0.7Mpa。 （2）試驗壓力：閥門強度試驗的壓力一般規定為公稱壓力PN的1.5倍；閥門密封試驗壓力一般規定為公稱壓力PN的1.1倍。對于有特殊要求的閥門，在技術條件里會有專門的數值規定。 （3）試驗壓力持續時間：閥門試驗時，壓力應逐漸提高至規定的數值，不允許急劇地、突然地增加。在達到規定的壓力后，應持續保壓一定時間，此時系統中的壓力應保持不變。在試驗壓力持續時間內，強度試驗的閥門未出現滲漏；密封試驗的閥門如未出現滲漏或滲漏率在允許的標準范圍內，則可以認為其強度或密封試驗合格。試驗中如有懷疑，可以延長試驗時間。 試驗壓力的持續時間，一般工業用閥的試驗壓力持續時間按GB/T13927或JB/T9092的規定。用戶有特殊要求或真空、低溫等特殊用途閥門的壓力持續時間應按有關技術條件來執行。 （4）滲漏率：滲漏率即閥門單位時間內的滲漏量。閥門強度試驗時不得出現任何滲漏，密封試驗一般亦不允許滲漏。密封試驗允許滲漏的閥門或低壓水用閘閥、旋啟式止回閥的允許滲漏率稍大，在技術標準中均有允許滲漏率的數值。 （5）檢漏方法 1）氣體試驗檢漏方法； 用氣體進行密封試驗時，最簡便的檢漏方法是在閥門被檢表面涂上一層肥皂液，如有漏隙即會出現肥皂氣泡。這種方法能迅速撿定閥門是否滲漏及滲漏的部位，并可根據氣泡的數目來確定滲漏量。由于生成的氣泡大小不一，故此法得出的滲漏量是不夠精確的。 另一種檢漏方法是浸水法。浸水法是將閥門浸入水內，如有泄漏即有氣泡產生。這時可采用簡單的裝置把滲漏的氣體收集起來，并度量出較精確的滲漏量。這種方法比較簡單易行，而且容易判斷滲漏部位，以便采取返修措施。現在很多閥門廠家使用的翻轉式浸水試壓臺都可以實現這種功能。 （2）液體檢漏方法： 用液體進行強度試驗時，可直接用目視觀察，如被檢表面發現滲漏，就會出現水滴或水流。這樣不僅能找到滲漏部位，也能根據水滴來確定滲漏量。強度試驗時不但不允許出現水珠，甚至不得出現潮濕“冒汗”的現象。 用液體進行密封試驗時，閥門密封面邊緣上出現不滴落的水珠，經擦干后，在規定的壓力持續時間內不再出現，即可視為未出現滲漏。反之，經擦干后在規定的試驗壓力持續時間內再出現水珠，則無論水珠的多少與大小，均認為該閥有滲漏。測量其滲漏量，就可以計算出滲漏率，對照標準可以驗證閥門是否合格。 （ 二 ）閥門的試驗方法 （1）強度試驗： 閥門是受壓容器，需要滿足承受介質壓力而不滲漏的要求。故閥體、閥蓋及其連接件等不應存在影響強度的裂紋、縮松、氣孔、夾渣等缺陷。閥門制造廠除對毛坯進行外表及內在質量的嚴格檢驗外，還逐臺進行強度試驗，以保證閥門的使用性能。 試驗通常在常溫下以公稱壓力PN的1.5倍進行。試驗時閥門關閉件處于開啟狀態，用盲板封閉閥門一端，從另一端注入介質并施加試驗壓力。檢查閥體、閥蓋和連接部位的外表面，在規定的試驗持續時間內未發現滲漏就認為該閥門強度試驗合格。 為保證試驗的可靠性，強度試驗應在閥門涂漆前進行，以水為介質時應將內腔的空氣排凈。 填料試驗一般和強度試驗同時進行，觀察填料處是否有滲漏。上密封試驗通常也在強度試驗時一并進行。試驗時將閥桿升高到極限位置，使閥桿上部錐面與閥蓋的上密封面緊密接觸，將填料放松后檢查其密封性。 試驗時如發現閥體鑄件有滲漏的，在技術條件允許的范圍內，可以按技術規范進行補焊，但補焊后必須重新進行強度試驗。 （2）密封試驗： 所有切斷用閥均應具有關閉的密封性能，故閥門出廠前需逐臺進行密封試驗。帶上密封的閥門還要進行上密封試驗。
試驗通常是在常溫下以公稱壓力PN的1.1倍進行的。有的閥門密封試驗壓力有特殊要求的，按技術要求執行。 閘閥和球閥由于有兩個密封副，故需進行雙向密封試驗。試驗時，先將閥門開啟，把法蘭一端封堵，壓力從另一端引入，待壓力升高到規定數值時將閥門關閉，然后將封堵端的壓力逐漸卸去，并進行檢查。另一端也應重復上述試驗（見上圖）。閘閥的另一種試驗方法是在體腔內保持試驗壓力，從通路兩端同時檢查閥門的雙向密封性。不過有些國外標準不允許這種試法，因為當鑄造閘板芯部有穿透性缺陷時，這種試驗可能會難以發現。 截止閥試驗時，閥瓣關閉后從入口端引入介質并施加試驗壓力，在出口端進行檢查（見右圖）。不過也有高壓截止閥是采取上進下出的設計，試驗時也要從入口端引入介質并施加試驗壓力。 試驗止回閥時，壓力應從出口端引入，在入口端進行檢查。 密封試驗時，手動閥門的關閉力按公稱壓力與公稱通徑決定。閥門通常只允許用正常體力關閉，而不得借助于其他輔助器械，過去老標準（JB790-65）規定當手輪直徑φ≥φ320毫米時允許用兩人關閉。而有些標準規定手動閥門的關閉力不能大于360N。 有驅動裝置的閥門，應在使用驅動裝置的情況下進行試驗，當附帶有手動裝置時，還應在手動情況下試驗其密封性。 閥門的密封試驗應在總裝后進行，因為試驗不僅要檢驗閥門關閉件的密封性能，還要檢驗填料及法蘭墊片的密封性能。 另外在閥門密封試驗合格后，要進行帶壓開啟的動作試驗，以考驗閥門啟閉件在工況帶壓情況下的開啟性能。 （3）低溫密封試驗： 隨著現代技術的發展，液氧、液氮、液氫以及液化天然氣等得到廣泛的應用，從而對低溫閥門的需求也愈來愈大。 低溫閥門在常溫強度試驗和密封性試驗合格后，再在低溫狀態下進行密封試驗，以檢驗閥門在低溫工況時的密封性能。 低溫閥門的密封試驗在日本閥門行業常用的有兩種方法：浸漬法和保冷法。我國標準JB/T7749《低溫閥門技術條件》里推薦的試驗方法就是浸漬法，所以這里重點介紹這種方法。 浸漬法：閥門進行低溫密封試驗的方法和裝置如右圖所示。試驗溫度為-196℃，冷卻劑為液氮，試驗介質用氮氣或氦氣。 具體的試驗操作在相應的技術規范里都有明確的規定。 在規定的壓力持續時間內，滲漏量不大于允許數值，即可認為該閥門合格。 試驗溫度是采用溫度傳感器來測定的。傳感器貼在4～6個測溫點上。閥門內腔各測溫點的導線由閥門的填料處引出。 低溫試驗冷卻介質可參照下表選用：
（4）真空密封試驗： 真空密封試驗，是一種靈敏度很高的密封試驗方法。航天及核工業用閥及密封性要求極高的閥門一般均進行真空密封試驗。真空試驗通常在閥門常溫強度、密封試驗合格后進行。為了保證試驗的準確性，被試閥門應具有很高的清潔度和加工精細的密封面。 試驗時，先把被測閥門在開啟狀態下抽至規定的真空度，再關閉被測閥門并使真空泵停泵放氣，開始檢測，直至測出在規定時間內的增壓△P為止，然后計算閥門的漏氣數率。 下圖為真空密封試驗的系統圖： 眾所周知，所有金屬材料在真空中都有放氣現象。試驗中測得的漏氣率是氣體滲漏和材料放氣兩種因素的結果。因此，靜態升壓法的靈敏度往往受材料放氣率和計算準確性的影響。 更精確的真空密封性試驗方法是氦質譜檢漏。其方法是：將被測閥門用真空泵抽至規定的真空度后，在閥門被測部分外施加含氦的混合氣體（氦罩或用氦氣噴吹），如有漏隙，氮氣便進入閥門的被測部分，系統中的氮質譜檢漏儀就可顯示出來，據此計算漏氣數率。 真空閥門漏率的測試和計算可見JB/T6446《真空閥門》標準，該標準適用于高真空度要求的閥門。而火電廠汽輪機抽汽系統的真空度一般要求不高，其閥門的真空試驗規定在要求的真空度下保壓若干小時內，以表不升壓為準。 （三 ）閥門的試驗設備： 閥門試驗時使用的壓力源，主要是由高壓和中壓泵以及氣體壓縮機供給的，這些設備可以滿足常溫時強度和密封試驗的需要。高溫蒸汽試驗時，則用試驗鍋爐來供給具有一定壓力和溫度要求的高溫蒸汽。 改革開放以來，隨著閥門工業的發展和技術水平的提高，閥門行業的試驗裝備也有了很大的發展。各種機械、液壓、機電一體化的試驗設備不斷得到推廣應用，夾壓式、翻轉式、浸水式、內壓平衡式的試驗設備不斷出現，使得閥門的試壓工序從過去裝卸盲板、緊固螺栓等繁雜的體力勞動轉化為簡單的機械操作，檢漏的方法和精度也得到了明顯的提高。 第十章 閥門制造工藝的發展方向 經過閥門行業幾十年的努力，我國閥門制造工藝水平已經有了很大的提高。鑄造生產從原始狀態的一個人、一把鐵锨、一堆土（砂），發展到現在多種鑄造工藝、造型材料以及推廣、應用樹脂砂無箱造型自動生產線。機加工生產也從一個人、一把刀、一個活（工件）發展到推廣、應用組合機床、加工流水線、數控機床和加工中心。 在毛坯制造方面，精密鑄造和模鍛的應用日益廣泛，鑄造和鍛造的機械化水平也有大幅度的提高。不少工廠已采用造型、制芯、落砂、清理機械化。我國一些閥門廠利用精鑄、模鍛、沖壓、滾壓和鐓頭的方法來制造閥體、閥蓋、閥桿等零件，大大減少了材料消耗和機械加工工時，取得了良好的效果。擴大無切屑和少切屑加工工藝的應用范圍，減少金屬切削量，是閥門制造工藝的一個發展趨向。 密封面的堆焊普遍采用埋弧自動焊、氬弧焊、等離子噴焊等新工藝，推廣和應用新型的焊接材料，既提高了生產效率，又保證了焊接質量。 我國組合機床、自動生產線在計劃經濟時期應用較為普遍，適應于當時產品分工和專業化集中生產的計劃經濟模式。但由于專用組合機床和自動線的可調整、可變性、機動性較差，僅局限于加工幾個規格批量大的產品，加上工裝、刀具的調整時間較長的缺陷，使得設備的利用率不高。國外對批量較小、要求較高的閥門加工，也從專用組合機床逐步發展到使用多品種、可調變的數控機床和加工中心上來。在數控機床和加工中心上使用機械裝夾不重磨的硬質合金刀具，硬質合金刀片上還涂敷碳化鈦或氮化鈦，刀具的壽命提高三倍以上。 目前大多數閥門廠的生產模式都屬于多品種、單件、小批輪番生產。在這種情況下使用專用組合機床、自動生產線等高效專機設備可能是不適宜的。采用數控機床或由普通機床增加數顯裝置的經濟數控機床加工閥門，是提高生產效率和保證加工質量，適應多品種、小批量生產方式的靈活模式。 為了減少輔助時間，我國閥門工業已部分使用電動、氣動和液動的快速夾具。以氣液增壓機構為動力源的液動夾具，由于結構簡單、休積小、成本低而適于推廣應用。此外，通用調整夾具、標準夾具及組合夾具等也被廣泛采用。 閥門裝配長期以來都是由人工用簡單的工具來完成的，是最不易實現機械化和自動化的工序。我國近幾年在發展閥門試驗臺架、清洗機械、裝配機械等方面已作了大量工作，減輕了工人的勞動強度，提高了裝配質量和效率。國外閥門制造業裝配臺架、裝配生產線、裝配自動線的應用較為廣泛，機械手和機器人亦有所采用。 涂漆工序是影響閥門外觀質量和防銹性能的重要環節。我國不少閥門廠已建立了紅外噴漆、靜電噴粉（塑）自動線，是閥門涂漆工序的一個新發展。 總之，我國在閥門鑄造、鍛造、焊接、熱處理和機加工方面，雖然取得了長足的進步，但是由于市場競爭、利益驅動、只求眼前利益和短期行為的影響，使我們與國外先進水平仍存在一定的差距。尤其是在裝配手段、試驗條件、無損檢測和基礎理論研究方面的差距較大。國際上知名的閥門公司擁有自己的高溫高壓、低溫深冷、真空、壽命、流阻、耐火等試驗設備和齊全的無損檢測手段。這些方面的改進還有待我國閥門行業的同仁們繼續努力，共同提高。 |
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