阀座是隔膜泵上的关键易损件,工作时受到严重的冲击和冲刷磨损,其内在质量的好坏,将直接影响到整机的工作效率和使用寿命。阀座的最佳使用寿命在1200h以上,但在用户的使用过程中,有40%的工件满足不了要求。
阀座对于热处理的要求很高,针对这一现象,我们开展了对阀座热处理(渗碳、淬火、回火)过程的全面分析,找到了在热处理环节的主要原因。在渗碳、淬火阶段高温加热过程中,阀座摆放的工装治具和装炉方法存在问题,使阀座在热处理过程中产生了变形,造成阀座在磨削后,淬硬层硬度不均,使用寿命降低,达不到设计要求。需要重新设计和改进阀座在渗碳、淬火阶段的工装治具、装炉方法和增加校形工装治具,保证阀座淬硬层深度和硬度的均匀性,从而提高阀座的使用寿命。
1、 阀座生产时的技术要求
阀座的技术要求为:渗碳、渗层深度≥2.3mm,淬火后硬度55~60HRC。加工路线为:锻造→粗车→预备热处理→半精车→渗碳→精车全部→淬火、回火→磨削。在整个加工路线中有三道热处理工序,这是保证阀座内在质量和提高使用寿命的关键环节。
2、 阀座的失效形式及原因
对失效阀座进行分析,总结为两点:一种是表面剥落;另一种是冲击和冲刷磨损。失效的原因为:阀座工作表面硬度不匀,在工作过程中,受到高压和硬质料浆的高速冲刷后,造成阀座的内表面很快形成冲刷过的沟槽或掉皮,使阀座过早的失效。对磨损严重阀座进行硬度检测,发现阀座一周的硬度分布不均,进行金相分析,观察发现渗层深度不均。
对现场生产阀座的整个过程进行跟踪,从中发现致使硬度不均的关键因素是阀座在热处理过程的变形,使磨削后阀座的工作面渗层厚度及淬硬层不均,造成使用寿命短。
3、 设计和改进阀座热处理时的工装治具
(1)
渗碳时的工装治具
阀座在装炉渗碳时,每层隔板上只摆放两层工件,使工件在高温渗碳时的变形大大减小。
(2)
设计阀座淬火时工装治具
阀座在精加工后进行淬火工序,以前采用的是人工单个挑淬法,由于每个操作者的力量不同,挑淬的部位不同,出现变形是不可避免的,变形的部位也不同,变形量和数量也较大。为了解决阀座少变形和不变形问题,需要对阀座淬火专用治具进行重新设计。在淬火治具同时摆放12-15个阀座,即减小了工件的变形,又减小了工人的劳动强度,提高了生产效率。
(3)
增加阀座校形工装治具
针对个别阀座在渗碳、淬火后的变形,增加阀座校形工装治具。淬火后变形的阀座,重新加热校形(通气体保护),喷砂后重新淬火。根据多批次的生产实践,校型效果很好,实现了热处理后无超出加工余量的变形。
4、 结语
渗碳工装治具的改进及装炉方式的改变,减小了阀座在高温渗碳时的变形。
淬火专用治具的设计和使用,减小了阀座在淬火时的变形,大大降低了工人的劳动强度,提高了生产效率,保证了热处理内在质量。
增加阀座校形工装治具后,保证了渗碳层的均匀性,淬火后淬硬层的均匀性,提高了阀座的使用寿命。