華菱非金屬粘合劑立方氮化硼刀具加工堆焊閥門密封面**突破

時(shí)間：2015-01-16作者：鄭州華菱超硬材料有限公司瀏覽：2

  華菱非金屬粘合劑立方氮化硼刀具加工堆焊閥門密封面**突破發(fā)

    隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，越來越多的閥門在高溫、高壓及高腐蝕，高耐磨等環(huán)境下工作，為了提高閥門的耐磨，耐高溫及耐腐蝕等性能，現(xiàn)在工廠普遍采用堆焊，噴焊技術(shù)來增加閥門殼體或內(nèi)件的硬度，來提高閥門的耐磨性和使用壽命。所謂的堆焊，噴焊就是在工件表面堆焊或噴焊一層特殊的具有耐磨，抗腐蝕，抗氧化的材料。使工件有足夠的硬度，耐磨性和耐腐蝕性，滿足閥門的使用要求，并且操作簡(jiǎn)單。但如果想要獲得滿足設(shè)計(jì)及使用要求的閥門堆焊面，必須嚴(yán)格按照制定作業(yè)指導(dǎo)書以及操作要求進(jìn)行，同時(shí)要根據(jù)母材（工件材料）及焊接方法選取適當(dāng)?shù)暮附硬牧稀?目前，常用的堆焊合金有鐵基、鎳基、鈷基、鎳基等堆焊材料。其中鈷基合金具有良好的高溫性能，優(yōu)異的熱強(qiáng)性、耐蝕性及耐熱疲勞性能，比鐵基，鎳基合金的抗磨損、抗腐蝕性能好。所以在閥門研制和生產(chǎn)制造中，鈷基硬質(zhì)合金以其**的**綜合性能被廣泛應(yīng)用到各類閥門殼體和密封面的堆焊中。目前，常用的閥門堆焊技術(shù)有氧-乙炔火焰堆焊、手工電弧焊和等離子弧焊等。 本文就根據(jù)以上常用三種堆焊技術(shù)對(duì)閥門堆焊進(jìn)行了解分析，并對(duì)于堆焊（噴焊）閥門密封面的高硬度切削進(jìn)行了探討。 一、氧-乙炔火焰堆焊閥門 氧-乙炔火焰溫度較低（3100℃左右），而且可以調(diào)整火焰的能率，可以得到低的稀釋率（1%~10%）和薄的堆焊層，采用氧-乙炔堆焊閥門密封面，常采用碳化焰（又稱為還原火焰）堆焊閥門。并且根據(jù)母材的不同，需要焊前預(yù)熱和焊后熱處理。一般可以采用300-600℃預(yù)熱。焊后應(yīng)在600-700℃回火1小時(shí)后緩冷或?qū)⒐ぜ⒓捶湃敫稍锖蜔岬纳诚鋬?nèi)或草木灰中緩冷，以避免裂紋。為了在堆焊過程中盡量減小稀釋率，預(yù)熱溫度，層間溫度不宜過高。使用于溫度**650℃，壓力小于25Mpa，介質(zhì)為水、過熱蒸汽、油等高參數(shù)的閥門密封面堆焊。氧-乙炔火焰堆焊除了用于堆焊外，還應(yīng)用到噴涂、噴焊等工藝中。氧-乙炔火焰粉末堆焊（亦稱噴焊）是一種應(yīng)用靈活，節(jié)省材料的堆焊工藝方法。對(duì)DN（DN是公稱通徑 (或叫公稱直徑)，就是各種管子與管路附件的通用口徑）≤80mm的閥門密封面堆焊尤為適用，只需堆焊一層，經(jīng)加工后0.5mm 以上即可滿足要求。堆焊的硬度也不同，如鈷基合金材料Stellite No.12牌號(hào)堆焊后的硬度HRC48，Stellite No.6牌號(hào)堆焊后的硬度HRC42。 二、手工電弧焊堆焊閥門 手工電弧焊堆焊閥門密封面是比較常用的工藝方法，其特點(diǎn)是設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單，操作容易，可根據(jù)需要靈活地選擇堆焊焊條。由于手工電弧焊稀釋率高，會(huì)導(dǎo)致堆焊層硬度和耐磨性下降，如果要獲得無稀釋率的表面工作層至少要堆焊4層，經(jīng)加工后焊層厚度6mm以上。由于堆焊焊條的種類很多，其特性不一，因此可根據(jù)零件要求選擇合適的堆焊焊條及堆焊層厚度。例如對(duì)于耐腐蝕要求的結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇相應(yīng)配套的**焊條或熔敷金屬化學(xué)成分與其相近的焊條；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性大，焊接條件差、工作要求苛刻的重要結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用低氫堿性焊條。不同的焊條堆焊出來的閥門硬度也不同，如高鉻鑄鐵堆焊焊條的硬度可達(dá)HRC50以上，碳化鎢堆焊焊條堆焊出來的硬度可達(dá)HRC60以上等。 三、等離子弧焊堆焊閥門 等離子弧是一種高效熱源，其電弧區(qū)溫度可達(dá)20000K，其平緩的弧外焰特性能獲得淺而均勻的熔深，是堆焊的理想熱源，因而被廣泛地用于閥門密封面的堆焊。根據(jù)等離子弧焊的特性可以堆焊出其他焊接方法無法實(shí)現(xiàn)的高硬度、高強(qiáng)度，特別是其他焊接方法無法焊接的高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度合金粉末。材料方面，等離子弧焊主要使用粉末材料。與手工電弧焊和氧-乙炔氣焊等堆焊方式相比不僅生產(chǎn)效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，易于機(jī)械化、自動(dòng)化；而且該焊接方法使用粉末作為填充材料，克服了硬質(zhì)合金難于制絲等問題。并且我國(guó)的粉末生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品系列基本可以滿足各種應(yīng)用要求，特別是閥門方面，目前的粉末已經(jīng)比較成熟。比較適合鐵基合金材料的堆焊。 等離子弧焊堆焊閥門的工藝要求：在焊接前需要對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械清理的處理，工件表面必須有金屬光澤，除去銹蝕、油污和氧化物。某些工件在堆焊前需進(jìn)行預(yù)熱，如堆焊鈷基粉末公稱尺寸大于DN25的碳鋼焊接需要預(yù)熱，對(duì)于堆焊鐵基粉末，當(dāng)所選粉種及基體材料有預(yù)熱要求的都需要預(yù)熱，對(duì)于珠光體、馬氏體鋼，即便是較小的零件也必須預(yù)熱，以防止堆焊層裂紋的出現(xiàn)。預(yù)熱溫度根據(jù)基體材料而定。批量堆焊的零件應(yīng)在爐中預(yù)熱。預(yù)熱溫度時(shí)間根據(jù)工件大小及形狀而定。堆焊后工件應(yīng)立刻進(jìn)行熱處理，如使用鈷基粉末堆焊的碳素鋼工件，公稱尺寸小于DN25，可不進(jìn)行去應(yīng)力熱處理，如使用鐵基粉末堆焊，當(dāng)所選粉種及基體材料有熱處理要求時(shí)，則需進(jìn)行相應(yīng)的熱處理。 四、加工堆焊閥門密封面的刀具材料 經(jīng)過堆焊，噴焊方式使閥門表面性能得到顯著提高，密封面的密封性較好，較耐磨，使用壽命長(zhǎng)，適應(yīng)各種高溫高壓，高腐蝕的工作環(huán)境。閥門根據(jù)工作環(huán)境的不同，閥門堆焊層的硬度也不同，所以在切削加工堆焊閥門時(shí)就出現(xiàn)了問題，由于堆焊閥門硬度高難加工，刀具出現(xiàn)不耐磨的現(xiàn)象，不僅提高不了加工效率，而且增加了刀具費(fèi)用。所以選擇正確的刀具材料是實(shí)現(xiàn)高效率，低成本的重要因素。目前，加工閥門堆焊件的刀具材料有硬質(zhì)合金刀具，陶瓷刀具和非金屬粘合劑立方氮化硼刀具。 （1）選擇硬質(zhì)合金刀具加工堆焊閥門密封面：硬質(zhì)合金刀具本身刀體的硬度在HRC71-76之間，加工高硬度堆焊閥門密封面會(huì)出現(xiàn)不耐磨的現(xiàn)象，如加工HRC40以下的閥門密封面硬質(zhì)合金刀具較經(jīng)濟(jì)，粗加工可選擇YG8等牌號(hào)，精加工選擇YT15等牌號(hào)。 （2）選擇陶瓷刀具加工堆焊閥門密封面：陶瓷刀具的硬度**硬質(zhì)合金刀具，刀體本身硬度在HRC95-100之間，適合加工HRC45-55之間的堆焊閥門密封面，但由于脆性大，受其抗沖擊性能的限制只能用于精加工中，吃刀深度一般控制在0.3mm以內(nèi)。 （3）選擇立方氮化硼刀具加工堆焊閥門密封面：立方氮化硼刀具的硬度均**硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具，由于硬度高，與金剛石刀具統(tǒng)稱為超硬刀具，適合加工硬度HRC45以上的堆焊閥門密封面，但立方氮化硼刀具較大的缺點(diǎn)與陶瓷刀具一樣脆性大，加工高硬度的堆焊閥門密封面的效果也不太明顯。直到我國(guó)華菱超硬研發(fā)出一款非金屬粘合劑立方氮化硼刀具BN-S20牌號(hào)，保證了立方氮化硼刀片硬度同時(shí)，增加了其抗沖擊韌性和耐高溫性，由于BN-S20牌號(hào)屬于非金屬粘合劑立方氮化硼刀具，與傳統(tǒng)的立方氮化硼刀具相比增加了韌性，不僅硬度高，而且耐磨性和抗沖擊性能優(yōu)異，吃刀深度可達(dá)7.5mm，粗加工、精加工均可。非常適合加工HRC45以上的鐵基，鈷基合金等材料的堆焊閥門密封面， 我國(guó)華菱超硬自創(chuàng)業(yè)以來，準(zhǔn)確把握時(shí)代的變化脈搏，不斷努力開發(fā)，提供可迅速滿足日益多樣化需求的高品質(zhì)，高性能刀具產(chǎn)品。憑借長(zhǎng)期培養(yǎng)積累的技術(shù)實(shí)力和較**的技術(shù)開發(fā)能力，在國(guó)內(nèi)**提出粗加工用非金屬粘合劑立方氮化硼整體聚晶刀片概念，并適應(yīng)當(dāng)代“高速，精密加工”等切削要求。在超硬刀具學(xué)術(shù)界享有很高聲譽(yù)。 五、總結(jié) 堆焊和噴焊作為硬面加工技術(shù)，廣泛應(yīng)用于閥門制造領(lǐng)域，堆焊和噴焊技術(shù)的進(jìn)步，也使得閥門較能滿足于耐磨，抗腐蝕，抗氧化等日益提高的環(huán)境要求，而堆焊和噴焊零件作為難切削材料曾一度限制了閥門制造業(yè)的加工效率和成本，而隨著堆焊技術(shù)和切削技術(shù)的發(fā)展，新材料新技術(shù)新工藝的推陳出新，同時(shí)促進(jìn)了閥門制造技術(shù)的進(jìn)步和新型堆焊和噴焊技術(shù)的發(fā)展。


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