阀体机械加工工艺的分析

2021-11-23邓鑫

商品与质量 2021年34期

邓鑫

哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司黑龙江哈尔滨 150000

1 阀体材料的选择及应用场合

阀体材料的选择，首先需要对流体介质的两个性能加强重视，分别是物理和化学性能。物理性能主要就是工作压力以及环境温度；化学性能主要就是腐蚀性以及密封性。较为常用的材料有：铸铁、铸钢、碳钢、不锈钢，铜等。选择原则：中低压力、工作温度低于300℃，结构较为复杂，一些尺寸较大的阀体一般使用铸造工艺进行阀体的加工。随着科学技术的发展，不锈钢阀门获得了普遍应用，不锈钢阀门成本很好，对于技术的要求也很高。

1.1 铸铁阀体

铸铁阀体主要有灰口铸铁阀体和球墨铸铁阀体。灰口铸铁自身的含碳量很高，强度较大，塑性和韧性比较低，成本较小，价格低廉，可以应用在一些要求不高的场合；球墨铸铁采用球化以及孕育处理获得球状石墨，和灰口铸铁比较，能够对铸铁的机械性能提升，强度也非常高，韧性和塑性较好[1]。

1.2 碳钢阀体

碳钢阀体主要有铸钢和锻钢阀体，由于碳钢的碳含量比较低，和铸铁比较，强度以及硬度通常都很高，有着很好的可锻性以及焊接性，为了可以将其综合性能提升，一般在碳钢当中进行相关合金元素的加入，比如，比较常见的牌号有：WCB、ZG25、16Mn等。

2 阀体的加工工艺分析

阀体作为型腔体的一种异形件，在实际的阀体加工当中，需要对工件定位以及装夹和振动等工艺加强重视。阀体加工面一般和类似于法兰加工和阀体内部的阀座孔等加工。左右两端的法兰需要和外部的管道进行连接，中间的法兰需要和阀盖进行连接，以此将阀杆的运动进行支撑[2]。

2.1 阀体技术要求分析

①阀体内腔的阀座精度要求很好，尺寸精度要求一般为H8级，与法兰端面定位孔的同轴度控制在0.03mm之内。②法兰断面和基准孔之间的垂直度尽可能的控制在0.05mm之内，左右两端的法兰，其同轴度控制在0.05mm之内。③各个法兰上的螺纹孔相对于基准轴线的位置度控制在0.05mm之内。④阀座孔的表面粗糙度Ra值小于1.6μm，法兰端面及内孔的表面粗糙度Ra值小于1.6μm。

2.2 阀体加工设备的选择

在对加工设备选择中，需要按照阀体结构特点以及技术要求和生产类型等，在确保加工精度符合要求的基础上，对加工设备合理选择。阀体尽管作为一种异构体，但是其加工面还是需要以回转体为主。结合工序集中和粗精加工分开原则：阀体粗加工当中尽可能选取卧式车床。在卧式车床中进行阀体的加工，其作为一个悬臂梁装夹，还需要配置专用夹具和相关配重，以此对于工件在旋转当中的离心力和位移进行减少；其次，在阀体内部加工当中，刀具自身的伸长量和刀杆的刚度中产生的振动，相对于阀体加工质量有着非常大的影响，因此阀体粗加工尽可能采用卧式加工车床。在阀体精加工当中，通常使用加工中心较为合适，在实际的精加工当中，因为余量往往较小，因此夹紧力也需要有效减少。在实际的精加工中，工作台只进行直线运动，防止了由于旋转而出现的误差，同时加工中心主轴自身的刚性和数控技术的特点，确保了阀体加工质量符合要求[3]。

3 阀体的加工质量分析

阀体加工质量主要有尺寸精度、表面粗糙度及形位公差。在这当中，形位公差基本上都是由工件定位装夹和机床设备自身性能来决定。在加工工艺和设备保证的基础上，对切削用量合理选择，确保阀体的精度和表面粗糙度符合要求。切削用量作为切削运行中进行衡量的参数。对切削用量的合理选取，可以将机床和刀具的使用性能最大化呈现，在确保工件加工质量符合要求的基础上，将生产效率提升。

机械加工当中主要分为粗加工和精加工。粗加工的主要目的就是通过减少的时间将工件大部分余量进行切削，从而给精加工留有一定的余量，因此可以选取较大的切削深度，并且再选择比较大的进给量，最后对切削速度合理选取。精加工的主要目标就是确保工件加工质量符合要求，尽可能选取较大的切削速度，对进给量保持较小，对切削深度合理选择。

4 数控技术在阀体加工中的应用

随着当前数控技术的发展，数控自动化对于手动操作模式进行了替代，数控车床对普通车床进行了替代，加工中心对普通铣床和钻床等进行了替代。数控技术有自动化程度以及加工精度和生产效率高等特点，然而数控设备投资较大，对于人员的要求也很好。这些因素在一定意义上对于数控技术的发展有所制约。在实践生产当中，阀体加工使用普通和数控设备结合的方式；粗加工使用普通车床，精加工使用数控设备。但是数控刀具在普通车床当中被广泛应用，从而对生产效率可以提升。数控刀具是湿加工，其处于封闭的环境，普通设备是在开放式的环境中加工，若是冷却不充分，对于刀具的使用寿命有着很大的影响。

按照加工工序集中性的原则，在阀体精加工当中，使用加工中心可以将数控技术的优势体现出来。工件实施一次性的装夹，阀体法兰断面和外圆、内孔及法兰圆周上的螺纹孔都可以一次性加工完成。如果采用功能强大的数控设备组建成自动化生产线，就可以使得工件从毛坯到产品一次性完成。若是阀体的材料为铸铁，在加工设备的选择中尽可能不采用数控机床。由于铸铁加工环境很恶劣，很难冷却，散热慢以及刀具的磨损较快，对于数控设备有着很大的影响。若是加工余量比较大，可以选取耐磨损以及耐高温的立方氮化彭（CBN）刀具。