[发明专利]阀门节流盘片迷宫槽的成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阀门零件的制造方法，具体涉及一种阀门节流盘片迷宫槽的电化学加工成型方法。

背景技术

高压差阀门是电站、石化等行业的机组和系统中的重要阀门和关键阀门，如火力发电厂水汽循环系统中安装使用的最小流量阀、给水旁路调节阀、减温水调节阀、汽机旁路阀，核电站的给水控制阀，石油、天然气行业采、输系统使用的高压差节流阀、对空排放阀，石化、煤化工等行业使用的高压差调节阀等，其使用工况均具有高压差的特点，有些阀门的工作压差会达到数十兆帕，如超超临界机组上使用的最小流量阀，其进出口端的最大压差可达40MPa，工况要求极其苛刻。这些阀门的设计制造质量和产品的使用性能、可靠性对机组和系统的安全、稳定运行有着至关重要的影响。在各类高压差多级节流调节阀中，迷宫式调节阀的降压差和节流降速、减振降噪以及消除冲蚀和气蚀破坏的效果最好。迷宫式调节阀的节流盘片(迷宫盘片)组是阀门的关键零部件，其上的迷宫形的流道能够让介质连续作90的转向来消耗介质的动能，从而达到非常有效的减速降压差效果。目前国内机组和设备上安装使用的迷宫式高压差调节阀，基本还需要从美国CCI公司进口；国内虽然也有少量零星的生产，但由于产品的设计难度和产品制造工艺等方面的原因，这些产品与进口产品相比在性能、可靠性和使用寿命方面还存在较大差距。另一方面，进口迷宫式高压差调节阀也由于受盘片制造工艺等因素的约束，产品制造成本剧高不下，使这一高性能产品的市场竞争力受到很大削弱，产品还远未获得与其使用性能相适应的市场份额；同时，也由于受盘片迷宫槽成型工艺的制约，在压差较高时难以通过对迷宫槽结构的改进来优化和提高节流盘片的降速降压差性能，这一问题在目前和今后随着工业控制过程面临工作压差越来越大、控制要求越来越高，会表现得越来越突出。

迷宫式调节阀节流盘片迷宫槽的成型加工，目前所采用的加工工艺有两种：电火花成型加工和机械铣削加工。

电火花成型加工是美国CCI公司以及其它一些公司在迷宫槽成型加工方面主要采用的工艺，即采用按照节流盘片迷宫槽的形状和尺寸制作的工具电极，通过电极和工件之间的脉冲性火花放电所产生的局部和瞬时的高温来把工件上的材料熔蚀掉。这种加工工艺所存在的不足之处包括以下几个方面：(1)加工效率低，加工速度慢。以3”最小流量阀的迷宮盘片为例，不考虑中途修整电极和其它辅助时间，完成一个盘片上迷宫槽的电火花加工的时间需要1.5～2小时；(2)在电火花熔蚀工件的同时，工具电极也同时被熔蚀，电极以及相应的迷宫槽的形状和尺寸都会随之改变，从而影响迷宫槽的成型质量和精度，而且电极的熔蚀和损耗是不均匀的，锐角和棱边处的熔蚀会较快、较严重，致使迷宫槽转角处变为圆角，在一定程度上也会影响到盘片的减压降速效果；(3)在加工数个盘片后，工具电极因为熔蚀损耗也需要拆下来重新修整磨削，不仅会严重影响生产效率，而且工具电极较短的工作寿命也直接导致盘片的制造成本上升。实际上，电火花成型加工主要是适用于工模具等的加工制造，并不适合选择作为产品零件的批量制造的加工工艺，上述的这几个缺点其实也是基于这个因素而不可避免地产生的：(4)采用电火花工艺加工迷宮槽，难以实现在迷宮槽的形态结构设计方面采用能够显著增强减压降速效果的特殊结构，来使产品在高压差工况下达到更理想的使用效果或能满足更高压差工况的使用要求。

也有厂家采用在数控铣床或加工中心上用机械铣削加工的方式加工迷宫槽。由于迷宮式节流盘片一般采用不锈钢材料制作，其切削特性相对不佳，为了保证切削加工顺利进行以及保证微型铣刀或雕刻刀不致折断，必须采用较小的切削和进给速度进行加工，因此加工效率很低。仍以3”最小流量阀的迷宮盘片加工为例，完成一个盘片上迷宫槽的切削加工时间为3.5～4.5小时，而一台阀门上需要使用数十个盘片，因此这种加工方式不仅造成盘片的制造成本过高，而且显然也不能适应产品制造的需要；并且为了保证切削性能盘片需要采用较低的硬度，这也会对产品的性能和可靠性带来较大影响。此外，采用机械铣削加工的方式同样也难以实现在迷宮槽的形态结构设计方面采用一些特殊的结构设计来增强减压降速效果。

电解加工属于电化学加工范畴，是一种特种加工技术，它是基于电化学阳极溶解原理、借助工具阴极将工件加工成型的一种工艺方法。相对于其它工艺方法，电解加工工艺具有以下一些优点：1、工具阴极无损耗，在正常条件下阴极可永久使用；2、成型速度快，生产效率高；3、加工表面质量好、尺寸精度高，无应力、无热影响区；4、不受材料力学性能限制，可以在零件经过热处理达到较高硬度后进行加工；5、工具阴极的制造工艺简单、材料要求低；6、电解液一般采用氯化钠或硝酸钠水溶液，成本低廉。