淺析金屬密封球閥球體加工工藝

王吉慧

摘 ?要：該文主要從金屬密封球閥密封面不同硬度處理技術所選的刀具及加工工藝方法研究，重點介紹金屬密封球閥密封副機床配研及超精密磨床珩磨配研的加工過程和操作方法。

關鍵詞：金屬密封球閥 ?球體加工 ?刀具

中圖分類號：TH134 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）06（a）-0064-02

隨著科學技術的不斷發展與推動，我國機床制造技術有了很大的進步，尤其是金屬密封球體加工工藝有了很大的改善。通常來講，金屬密封球體加工條件較為苛刻，因此，在加工過程中必須選擇參數較高的金屬密封球體加工技術。另外，密封表面通常會經過硬化處理又或者應用的是超硬的材料，這就意味著普通的刀具無法完成金屬密封球體加工，因此，選擇合適的刀以及加工方法則顯得非常重要。

1 ?球體磨削加工概述

1.1 結合實際情況選擇適宜的磨削刀具

高溫機械性能是鎳基合金最大的特點，倘若采用普通的刀具進行加工，則難以達到預期的目標，因此，建議選擇氮化硼刀具進行加工，該刀具的硬度為8000～9000HV（維氏硬度HV），且適用的溫度為1300℃～1500℃，能夠在高溫合金之中進行加工，且可以滿足鎳基合金加工的條件。因此，通常來講必須要充分結合實際生產量選擇適宜的磨削刀具，倘若是鎳基合金的球體，而且生產量較大，那么就意味著在加工過程中需要通過金剛石砂輪（不同材料）完成粗磨工作，然后在進一步完成精磨工作。倘若生產量比較少，同時還要達到節約人力、物力、財力的目標，建議在實施粗磨、精磨時采用的金剛石砂輪的材料為同一個規格。例如，在加工WC、Cr-C時，建議以金剛石加工道具為主，這樣可以更好地保障加工效果，在完成精磨之后，Ra值（粗糙度）最好可以達到0.1～0.2μm。

1.2 結合實際情況明確加工工藝

通常來講，粗磨工藝必須在對球體熱噴之前完成，這樣才能保障球體的圓度達到預期的標準，同時在球體的表面讓合金土層更加的均勻。隨后進行粗磨，目標是按照預期要求尺寸有效去除合金涂層的厚度。從粗磨的目標來講其要求并不高，而重點必須放在控制尺寸上。在完成噴涂之后，則需要進入精磨工序，該環節必須緊緊圍繞產品的技術要求來開展。如果金屬密封球閥在互換性方面沒有要求，那么在磨削的過程中，需要時對圓度進行控制，而閥座通常是嚴格按照球體進行配作，從而提升加工效率與精準度。

1.2.1 展成法磨削球體

該方法是目前使用最為普遍的一種磨球方法，如圖1所示，采用的磨具是平行砂輪，而砂輪的整個外圓面與工件需要磨削的表面進行接觸。在芯軸上將工件安裝，然后頭尾架頂持住芯軸的兩端，同時要確保連線與工件芯軸的同軸與磨頭軸心線保持平行共面。

在實際磨削時，砂輪圍繞著主軸軸心線進行高速旋轉，當轉到球面的一側時，則需要受到控制機構的控制，然后又轉回到另外一側，保持這樣反復地轉動，從而展成磨削出球的球面。該方法不用更換砂輪，即便是同一個規格的砂輪也可以磨削出很多規格尺寸的球體，而且用量較少，有著良好的經濟效應。但是，效率較低，不適用于大規模的生產。

1.2.2 范成法磨削球體

例如，硬質合金噴焊球體，從其表面的硬度來看，已經達到了62HRc，加之還需要硬化處理好閥座的密封面（密封壓力必須達到42MPa）。由此可見，不僅要求球體圓度必須達到要求，而且需要在表面做好磨削加工。就傳統加工工藝來講，難以達到閥門對應的技術標準。現階段，主要采用是范成法磨削球體（見圖2）。

在對球體進行實際磨削的過程中，砂盤緊緊圍繞磨頭主軸軸心線高速轉動，整個工作臺固定不動，而球體則圍繞著頭尾架的連線并保持單方向進行低速運轉，隨著磨頭工序的開展，會逐漸磨削出整個球面。從范成法磨削的特點來看，因為磨杯口徑可以進行變化，所以在實際生產中能夠適用于很多規格的生產，這就需要將多個磨杯安裝在1臺機床上。但是基于磨杯的費用較高，所以一般更加適用于大規模生產。

2 ?關于球體閥座配研

2.1 球座機床配研

對于球座機床進行配研，在特定的磨球機上對金屬密封球閥閥座密封面實施精密化研磨，然后再與手工配研進行結合，最后還需要應用到壓痕法對其進行檢驗。在按照運動軌跡通過球體研磨機實施切削時，必須要充分結合球體加工的需求，整個操作比較簡潔，而且結構較為合理。在彈性脹套專用工裝下，能夠將球體迅速地安裝在研磨機的主軸上面，然后根據實際要求做逆時針運動又或者是順時針運動。

因為球體表面處理要求較高，所以實施研磨時所采用的金剛石材料需要根據實際要求而選擇，同時要確?！鞍尾鏃U軸槽”與“研磨塊”在實際運行的過程中保持一致，即在打開主軸電機讓球體旋轉起來，同時在球體的表面澆筑研磨液（預期配制好的研磨液）。

2.2 球體超精密精研磨床

圖3對球體精密精研磨床進行了實物展示，可以看出該機床在精研磨的過程中，無論是磨削球體，還是球閥都會同時進行，即：球體開展自旋轉運動，而此時兩個閥座開始以相反的方向進行旋轉，且始終是繞著球體進行。另外，夾具上面配置了曲柄搖桿機，這樣就可以將這兩個閥座帶動，并圍繞著中心球體做搖擺運動。整個操作過程中，因為涵蓋了3個運動規律，不僅能夠保障球體、閥座的研磨穩定進行，而且加工效率更快，精準度更高。加之，還配有球體以及2個閥座進行共同研磨，所以與傳統單個研磨相比，效率將高得多。另外，球體以及球閥閥座都會進行配對標記，所以能夠有效避免閥座裝反的問題，同時還可以最大限度保障球閥的密封性。

綜上所述，球體的圓度以及球體與閥座的密封面粗糙度是影響金屬密封球閥密封性的主要因素。球體與閥座吻合度的主要影響因素是球體圓度，這就意味著如果吻合度更高，那么對流體沿密封面的運動阻力會不斷增加，從而使密封性達到最佳的狀態。反之，其會逐步增加滲透力，在比壓增大的情況下，在球體密封面上的一些微觀鋸齒狀尖峰此時會受到力的作用而開始變形，而這就表明了滲漏量受到粗糙度的影響將會逐步減少。如果球體的圓度偏差或者是密封副表面粗糙度較大，那么則意味著需要保障密封所需要的比壓就更大，且殘余變形也會更大。因此，金屬密封球閥球體加工工藝過程中，必須要選擇正確的刀具并做好球體閥座配研。

參考文獻

[1] 厲陳，孫豐位，朱曉斌，等.金屬硬密封球閥閥體在液化工藝中的應力分析[J].世界有色金屬，2018（11）：194-196，198.

[2] 趙凱斌.沸騰床渣油加氫裂化裝置用金屬密封球閥的設計[J].閥門，2018（3）：4-6，9.

[3] 馮一桀.煤化工硬密封球閥的設計應用研究[J].科技視界，2018（16）：11-12.