閥門的研磨原理和方法
閥門研磨,在閥門制造過(guò)程中是其密封面常用的一種光整加工方法。研磨可以使閥門密封面獲得很高的尺寸精度、幾何形狀精度及表面粗糙度,但不能密封面各表面間的相互位置精度。研磨后的閥門密封面通??梢赃_(dá)到的尺寸精度為0.001mm~0.003mm;幾何形狀精度(如不平度)為0.001mm。研磨工程中,研具與密封圈表面很好的貼合在一起,研具沿貼合表面作復(fù)雜的研磨運(yùn)動(dòng)。研具和密封圈表面間放有研磨劑,當(dāng)研具與密封圈表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),研磨劑中的部分磨粒在研具與密封圈表面間滑動(dòng)或者滾動(dòng),切去密封圈表面上很薄的一層金屬。密封圈表面上表面上凸峰部分首先被磨去,然后漸漸的達(dá)到要求的幾何形狀。
研磨不僅是磨料對(duì)金屬的機(jī)械加工過(guò)程,同時(shí)還有化學(xué)作用。研磨劑中的油脂能是被加工的表面形成氧化膜,從而加速了研磨過(guò)程。
閥門密封面研磨的基本原理
密封面研磨的基本原理包括研磨過(guò)程、研磨運(yùn)動(dòng)、研磨速度、研磨壓力及研磨余量五個(gè)方面。
1.研磨過(guò)程
研具與密封圈表面很好的貼合在一起,研具沿貼合表面作復(fù)雜的研磨運(yùn)動(dòng)。研具和密封圈表面間放有研磨劑,當(dāng)研具與密封圈表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),研磨劑中的部分磨粒在研具與密封圈表面間滑動(dòng)或者滾動(dòng),切去密封圈表面上很薄的一層金屬。密封圈表面上表面上凸峰部分首先被磨去,然后漸漸的達(dá)到要求的幾何形狀。
研磨不僅是磨料對(duì)金屬的機(jī)械加工過(guò)程,同時(shí)還有化學(xué)作用。研磨劑中的油脂能是被加工的表面形成氧化膜,從而加速了研磨過(guò)程。
2.研磨運(yùn)動(dòng)
研具與密封圈表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),密封圈表面上每一點(diǎn)對(duì)研具的相對(duì)滑動(dòng)路程都應(yīng)該相同。并且,相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向應(yīng)不斷變更。運(yùn)動(dòng)方向的不斷變化使每一磨粒不會(huì)在密封圈表面上重復(fù)自己運(yùn)動(dòng)的軌跡,以免造成明顯的劃痕而增高密封圈表面的粗糙度。此外,運(yùn)動(dòng)方向的不斷變化還能使研磨劑分布得比較均勻,從而較均勻的切去密封圈表面的金屬。
研磨運(yùn)動(dòng)盡管復(fù)雜,運(yùn)動(dòng)方向盡管在變化,但研磨運(yùn)動(dòng)始終是沿著研具與密封圈表面的貼合表面進(jìn)行的。無(wú)論是手工研磨還是機(jī)械研磨,密封圈表面的幾何形狀精度則主要受研具的幾何形狀精度及研磨運(yùn)動(dòng)的影響。
3.研磨速度
研磨運(yùn)動(dòng)速度越快,研磨的效率也越高。研磨速度快,在單位時(shí)間內(nèi)工件表面上通過(guò)的磨粒比較多,切去的金屬也多。
研磨速度通常為10m/min~240m/min。研磨精度要求比較高的工件,研磨速度一般不超過(guò)30m/min。閥門密封面的研磨速度與密封面的材料有關(guān),銅及鑄鐵密封面的研磨速度為10m/min~45m/min;淬硬鋼及硬質(zhì)合金密封面為25m/min~80m/min;奧氏體不銹鋼密封面為10m/min~25m/min。
4.研磨壓力
研磨效率隨研磨壓力的增大而提高,研磨壓力不能過(guò)大一般為0.01MPa~0.4MPa。研磨鑄鐵、銅及奧氏體不銹鋼材料的密封面時(shí)研磨壓力為0.1MPa~0.3MPa;淬硬鋼和硬質(zhì)合金密封面為0.15MPa~0.4MPa。粗研時(shí)取較大值,精研時(shí)取較小值。
5.研磨余量
由于研磨石光整加工工序,故切削量很小。研磨余量的大小取決于上道工序的加工精度和表面粗糙度。在保證去除上道工序加工痕跡和修正密封圈幾何形狀誤差的前提下,研磨余量愈小愈好。
密封面研磨前一般經(jīng)過(guò)精磨。經(jīng)精磨后的密封面可直接精研,其最小的研磨余量為:直徑余量為0.008mm~0.020mm;平面余量為0.006mm~0.015mm。手工研磨或材料硬度較高時(shí)取小值,機(jī)械研磨或材料硬度較低時(shí)取大值。
密封面的研磨方法
一、閥門密封面的材料
閥門密封面的材料可以分為軟質(zhì)材料和硬質(zhì)材料兩大類。軟密封面材料有:丁晴橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯等。硬密封材料:銅合金、鉻不銹鋼、司太立合金、鎳基合金、鐵基合金等。
二、密封面損壞的原因
(1) 密封面的加工質(zhì)量不好。
(2) 造型不當(dāng)和操作不良所引起的損壞。
(3) 介質(zhì)的化學(xué)腐蝕。
(4) 介質(zhì)的沖蝕。
(5) 電化學(xué)腐蝕。
(6) 機(jī)械損傷。
(7) 疲勞損壞。
(8) 安裝不正和維修不力導(dǎo)致密封面工作不正常,閥門帶病運(yùn)轉(zhuǎn),過(guò)早的損壞了密封面。
三、靜密封面損壞的原因
(1) 靜密封面的表面粗糙度過(guò)高,主要原因是使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng),介質(zhì)侵蝕,維修欠佳。
(2) 靜密封面有明顯的壓痕選用墊片硬度過(guò)高或者是混入了沙粒焊瘤等物所致。
(3) 靜密封面有劃痕和鏟傷,主要原因是拆卸和清洗過(guò)程中違反操作規(guī)程,用力不當(dāng)引起的。
(4) 靜密封面嚴(yán)重銹蝕,主要是介質(zhì)的腐蝕和選用閥門不當(dāng)。
(5) 靜密封面有明顯的溝槽,主要是因?yàn)殪o密封面產(chǎn)生泄漏后維修不及時(shí)引起的。
(6) 靜密封面產(chǎn)生變形,剛度不夠,連接力過(guò)大,高溫下產(chǎn)生熱蠕變引起。
(7) 靜密封面有泄露孔,主要是制造質(zhì)量不好,引起皺折等缺陷所致。
(8) 靜密封面有裂紋,主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理,制造質(zhì)量差,安裝或者操作不當(dāng),長(zhǎng)期處于交變載荷下引起。
四、靜密封面維修研磨的方法
平面靜密封面的研磨。平面靜密封面的研磨方法一般采用刮研。刮研的效率較低,但密封面修復(fù)可靠性好。平面靜密封面的刮研很方便,特別是光滑面更容易實(shí)現(xiàn)。先將標(biāo)準(zhǔn)平板與清洗后的平面靜密封面進(jìn)行著色檢查,如果所接觸的印痕均勻分布,表面無(wú)明顯缺陷,說(shuō)明該密封面基本上是合格的。如果印痕不均說(shuō)明不平整,或者密封面平整而有缺陷,需要進(jìn)行刮研。方法是用顯示劑涂密封面,使密封副密合,產(chǎn)生影印后根據(jù)影印分布情況用鏟到刮研密封面上的高點(diǎn)處,保留低點(diǎn)處,進(jìn)過(guò)多次刮研,使密封面得到應(yīng)有的平整度和粗糙度。
1.錐面靜密封面的研磨:
錐面靜密封面是閥門靜密封面的另一種形式,它比平面靜密封面要求嚴(yán)格,不但對(duì)表面粗糙度有較高要求,而且對(duì)密封副的同軸度、圓度和錐度有較高的要求。
錐面靜密封面研磨時(shí),錐面研具水平放置,均勻的涂上一層研磨劑或者粘貼一層砂紙,研件垂直放入研具中,為了保證同軸度,最好使用導(dǎo)向工具。研件插入錐面研具后作徑向來(lái)回旋轉(zhuǎn),動(dòng)作一次轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度,注意研件錐面靜密封面研磨的幾率均等。這樣旋轉(zhuǎn)4到5次以后,將研件稍微提起一點(diǎn),調(diào)換研件的旋轉(zhuǎn)方向,然后繼續(xù)研磨。研磨一段時(shí)間后,取出研件,擦干研件和研具上的研磨劑,檢查研件研磨的質(zhì)量,如果缺陷未及時(shí)消除,應(yīng)重新涂抹研磨劑研磨,知道缺陷完全消除為止。
由于某些條件的限制和修理工藝的需要,維修靜密封面也可采用局部研磨的方法,局部研磨有三種形式:
(1) 把要研磨的工件與標(biāo)準(zhǔn)研具著色檢查,局部研磨工件。
(2) 旋轉(zhuǎn)錐或旋塞體中,有一件是完好的,以此為標(biāo)準(zhǔn),著色檢查,局部研磨另一密封面。
(3) 旋塞錐和旋塞體兩者都有一定的缺陷,互為基準(zhǔn),兩者著色檢查后,各自研磨各自的高點(diǎn)位,這種方法情況復(fù)雜,靠豐富的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷和修復(fù)。
2.梯形槽靜密封面的研磨:
梯形槽表面輕微的磨損和銹跡,用金剛砂布沾機(jī)油均勻在密封面上打磨就可以了。研磨量超過(guò)0.03mm的,應(yīng)用研具研磨。研具應(yīng)制成梯形槽界面一樣,其夾角為分角46°。研具可分梯形研磨塊、梯形整圓研具。研磨時(shí)將研具包砂紙或者涂布研磨劑,在整個(gè)槽內(nèi)均勻地、往復(fù)地研磨,也可以將梯形槽密封件加持在低轉(zhuǎn)速的機(jī)械上,用梯形研磨塊進(jìn)行研磨,研磨中要注意經(jīng)常檢查,更換研磨劑,直至其缺陷研磨掉,有色檢查合格為止。
3.透鏡墊靜密封面研磨
透鏡墊靜密封面與端面夾角為20°,應(yīng)制作夾角為140°的錐面研具貼上砂紙或涂布研磨劑進(jìn)行研磨。研磨時(shí),研具上最好裝上導(dǎo)向器,以免研具偏斜影響精度。將缺陷研磨掉后,應(yīng)著色檢查合格為止。
4.O形圈槽和自緊靜密封面的研磨
O形圈槽靜密封面比動(dòng)密封面粗糙度低一些。如果槽面磨損,可將金剛砂布粘一點(diǎn)油均布磨掉缺陷即可,也可以?shī)A持在車床上,用金剛砂布研磨。研磨時(shí)注意槽面角和槽面不能成銳棱,以免劃傷橡膠O形圈。
自緊密封面有2個(gè)密封面,一是錐面,可參考錐面靜密封面的研磨方法進(jìn)行研磨,二是內(nèi)圓柱面,該面與自緊密封環(huán)的圓柱表面間隙配合一般為H8/H9。內(nèi)圓密封面一般不用研磨,只要提高表面加工精度和降低表面粗糙度的值就可以達(dá)到密封要求。如果內(nèi)圓柱密封面的間隙過(guò)大,容易與自緊密封環(huán)密封不嚴(yán),這時(shí)應(yīng)相應(yīng)增加自緊密封環(huán)的外徑來(lái)補(bǔ)償,或增大預(yù)緊力。
五、研磨中常見的缺陷產(chǎn)生的原因和防止辦法
研磨中常見的缺陷形式、缺陷產(chǎn)生的原因和防止辦法見表所示
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