CN104024707A - 阀装置、阀装置的制造方法及阀装置的修理方法 - Google Patents

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Abstract

根据实施方式，阀装置(1)包括随着阀开闭而动作的可动部件(9或5)和滑动接触或抵接在该可动部件(9或5)上的静止部件(10或4或8)。阀装置(1)在上述可动部件(9或5)和上述静止部件(10或4或8)的至少一方的滑动接触面或抵接部上一体地具备堆焊部(11或211)。上述堆焊部(11或211)通过在电极(102)与上述可动部件(9或5)或上述静止部件(10或4或8)的被处理部之间产生脉冲状的放电、使上述电极(102)的材料熔敷并堆积到上述被处理部的表面上而形成，上述电极由以金属为主成分的成形体构成。

Description

阀装置、阀装置的制造方法及阀装置的修理方法
技术领域
本发明的实施方式涉及阀装置、阀装置的制造方法及阀装置的修理方法。
背景技术
在火力发电厂等的蒸气涡轮中，为了控制蒸气的流入，附设有主蒸气截止阀、蒸气调节阀、再热蒸气截止阀、中间阻止阀、涡轮旁通阀等的各种阀装置。
在上述阀装置中，广泛周知有以下的技术：可动部件和与其滑动接触的静止部件，例如设为阀杆和套筒的材料的组合，以增加耐磨损性而使耐用年数变长为目的，例如使套筒材料为12％铬钢、使阀杆的材料为镍30～50％奥氏体类耐热合金，并且作为这些部件的表面处理方法而实施氮化处理。
此外，已知有以下的技术：在阀座与阀体抵接的座部上，为了防止因高温高压的过热蒸气的流入及流出造成的热冲击或因侵蚀、腐蚀等的磨损造成的损伤，堆焊具有耐热冲击性和耐氧化性、硬度比阀母材高的钴基硬质合金。
近年来，推进了火力发电厂等的高效率化，蒸气温度正在如593℃、600℃、610℃这样上升。可以想到今后蒸气温度会成为700℃以上。
另一方面，对阀杆与套筒的接触面所实施的氮化处理，在高温下金属表面成为活性状态，容易与环境中的高温水蒸气反应而生成氧化皮膜。生成的氧化皮膜每当阀的反复开闭动作时引起剥离，剥离片通过阀杆的滑动而局部堆积到表面的凹部中，将与套筒的间隙填埋，发生阀杆的卡死。此外，在阀杆与套筒的接触面上形成的氮化层具有由于其氮化处理温度、在约500℃以上分解、软化的性质，此外，如果氮化层的厚度很薄，则氮化层消失，磨损急剧地发展。
此外，通过焊接而堆焊在阀座、阀体的座部上的钴基硬质合金对于高温化，硬度的下降较小，但由于缺乏韧性，所以如果焊接后的冷却速度变大，则有通过热应力在焊接金属上发生裂纹的情况。此外，根据进行堆焊的阀母材的性质，有在阀母材自身上也发生裂纹的情况。在为了强度提高或耐氧化提高而使阀母体的Cr含有量变多的情况下，与堆焊到阀体或阀座的座部上的钴基硬质合金之间的线膨胀系数差变大，在钴基硬质合金堆焊部的径向上容易发生龟裂。
因为这样，希望提供一种用来提高阀装置的各部的可靠性的技术。
发明内容
发明概要
根据实施方式，阀装置包括随着阀开闭而动作的可动部件和滑动接触或抵接于该可动部件的静止部件。阀装置在上述可动部件和上述静止部件的至少一方的滑动接触面或抵接部上一体地具备堆焊部。上述堆焊部通过在电极与上述可动部件或上述静止部件的被处理部之间产生脉冲状的放电、使上述电极的材料熔敷并堆积到上述被处理部的表面上而形成，上述电极由以金属为主成分的成形体构成。
附图说明
图1是表示在第1～第4实施方式中共同的阀装置的结构的一例的剖视图。
图2是表示第1实施方式的形成有堆焊部的阀杆的外观图。
图3是在该实施方式中表示图2所示的阀杆的A－A部的截面形状的剖视图。
图4是表示该实施方式的堆焊方法的原理的概念图。
图5是用来说明该实施方式的一体地具备堆焊部的阀杆的具体的制造方法的一例的图。
图6是表示第2实施方式的形成有堆焊部的阀杆的外观图。
图7是在第3实施方式中表示图1所示的阀座的座部的形状的纵剖视图。
图8是在该实施方式中将图7所示的B部放大表示的纵剖视图。
图9是用来说明该实施方式的一体地具备堆焊部的阀座的具体的制造方法的一例的图。
图10是在该实施方式中将图9中的主要部分放大表示的图。
图11是表示该实施方式的堆焊部形成在阀座上时的具体的状况的图。
图12是表示该实施方式的堆焊部形成在阀体上时的具体的状况的图。
图13是在第4实施方式中表示进行图1所示的阀座的堆焊前的座部的形状的纵剖视图。
图14是在该实施方式中将图13所示的C部放大表示的纵剖视图。
图15是用来说明该实施方式的具体的修理方法的一例的图。
图16是在该实施方式中将图15中的主要部分放大表示的图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。
(第1实施方式)
首先，参照图1～图5，对第1实施方式进行说明。
图1是表示在第1～第4实施方式中共同的阀装置的结构的一例的剖视图。
蒸气阀1是例如设置在火力发电厂中的蒸气涡轮用的阀装置。该蒸气阀1具备：具有蒸气入口2及蒸气出口3的阀箱1a；和一端抵接在设于该阀箱1a的蒸气出口3上的阀座4而对蒸气出口3进行开闭的圆筒型的往复动作用的阀体5。阀体5经由密封圈8滑动接触在圆筒状导引部7的内周面上，通过连结在该阀体5的中心部上的阀杆9，沿着轴心方向往复驱动，上述圆筒状导引部7设于将阀箱1a封堵的阀盖(上盖)6的内面侧。阀杆9在设于阀盖6上的套筒10中以滑动接触在其外周面上的状态被插通，该阀杆9的外部突出端被连结在未图示的驱动用的致动器上。
在阀杆9和套筒10的至少一方的滑动接触面上，一体地具备堆焊部11。该堆焊部11是通过使电极与阀杆9或套筒10的被处理部之间产生脉冲状的放电，并使该电极的材料熔敷堆积到该被处理部的表面上而形成的，上述电极是由以金属为主成分的成形体构成的。图1中的X表示形成在阀杆9的滑动接触面上的堆焊部11的适用范围。
这里，对在作为可动部件的阀杆9上形成堆焊部11的例子进行说明，但当然也可以在与阀杆9构成滑动部的作为静止部件的套筒10上，也形成同样的堆焊部。
图2是表示形成有堆焊部11的阀杆9的外观图。图2中的X与图1中的X同样，表示形成在阀杆9的滑动接触面上的堆焊部11的适用范围。
图3是表示图2所示的阀杆9的A－A部的截面形状的剖视图。如图3所示，堆焊部11形成在阀杆9的外表面上。具备作为滑动接触面的堆焊部11的阀杆9通过堆焊部11的机械加工而被精加工，以具有规定的形状、尺寸、表面粗糙度。
图4是表示堆焊方法的原理的概念图。如图4所示，在有电绝缘性的液体中或气体中，在由钴基硬质合金等构成的电极与该阀杆的被处理部之间保持着微小间隙的状态下，使该电极与该被处理部之间产生脉冲状的放电，通过该放电能量，使该电极的材料熔敷、堆积在该被处理部的表面上。这样形成的堆焊部包括：电极的材料的粒子从被处理部的表面扩散渗透而成的扩散渗透层、和电极的材料的粒子熔敷、堆积在该扩散渗透层上而成的堆积层。该方法由于热输入较少，所以不仅能够几乎不使被加工物变形而进行堆焊，而且由于电极成分与被加工物相熔而接合，所以有堆焊部不会剥离的优点。
接着，参照图5，说明一体地具备堆焊部11的阀杆9的具体的制造方法的一例。
该制造方法在向阀杆9的表面形成堆焊部11的工序中，包括以下说明的(I)薄膜形成工序和(II)堆焊层形成工序。
(I)薄膜形成工序
将图5(a)所示的阀杆9(坯材)如图5(b)所示那样，设置到放电加工机(图示省略了放电加工机的大部分)的充满了电绝缘性的油L的加工槽101内的规定位置。
阀杆9的外径被精加工为考虑到由放电加工带来的堆焊厚度后的尺寸，该阀杆9被未图示的阀杆保持装置保持，通过未图示的旋转装置以微小速度旋转，并且能够每旋转1周进行10mm左右的轴向的进给。
在储存在加工槽101内的油L中，在阀杆9与电极102的前端面之间保持着微小间隙的状态下，产生脉冲状的放电，通过其放电能量，使电极102的材料堆积、扩散及/或熔敷到阀杆9上，在阀杆9上形成薄膜103。
另外，所谓“堆积、扩散及/或熔敷”是指，包括“堆积”、“扩散”、“熔敷”、“堆积和扩散这两个混合现象”、“堆积和熔敷这两个混合现象”、“扩散和熔敷这两个混合现象”、“堆积、扩散和熔敷这3个混合现象”的全部。
这里，电极102是由将以金属为主成分的粉末通过加压进行压缩或加热处理而成形的成形体构成的成形电极，其材质具有耐热冲击性和耐氧化性，硬度比阀母材高的钴基硬质合金或镍基硬质合金较适合。
另外，电极102也可以代替通过加压等的压缩来成形，而通过其他周知的制造方法来成形。电极102的横截面形状优选的是例如匹配于阀杆9的宽度或轴向的长度而做成长方形、或做成与阀杆9对置的电极102的表面沿着阀杆9的外周面的圆弧状，但也可以做成其以外的形状。
(II)堆焊层形成工序
在该(I)薄膜形成工序结束后，如图5(c)所示，在加工槽101内的油L中，在薄膜形成后的阀杆9与电极102的前端面之间保持着微小间隙的状态下，产生脉冲状的放电，通过其放电能量，使形成在阀杆9上的薄膜103成长，在阀杆9上形成堆焊部11a。
此时，在堆焊部11a与阀杆9的母材的边界附近，生成具有组分比向厚度方向梯度地变化的梯度组分的融合部(融合层)104。这里，通过在形成堆焊部11a时选择适当的放电条件，使融合部104的厚度成为例如20μm以下(这是因为，如果融合部104的厚度超过20μm，则热输入量变多，母材的强度下降)。由此，能够抑制阀杆9的母材的变形，并提高堆焊部11a的密接强度。
在实施堆焊后，将堆焊部11a的一部分机械加工，进行精加工以使作为滑动接触面的阀杆9具有规定的形状、尺寸、表面粗糙度，完成具备堆焊部11的阀座4。
在第1实施方式中，采用通过放电加工的制造方法，由于热输入较小，所以能够几乎不使被加工物变形而进行堆焊。因此，虽然没有对于堆焊部11的厚度的限制，但作为充分发挥钴基硬质合金自身的特性(例如以硬度为基准的特性)的厚度，优选的是设为300μm以下。
另外，加工槽101内的油L的作用，是为了防止由脉冲状的放电带来的电极102的加工碎屑飞散、并再次熔敷到该电极102上，但如果放电时间变长，则电极102的前端部分几乎被气泡覆盖，所以即使从最初起就在气体中放电，得到的效果也没有变化。
根据上述第1实施方式，由于对蒸气阀1的阀杆9或套筒10的滑动接触面实施的堆焊部11是将钴基硬质合金等通过放电加工堆焊在滑动接触面上的，所以为梯度组分的梯度功能材料，与阀杆9或套筒10的母材接触的边界附近的线膨胀系数成为大致相等，几乎不发生线膨胀系数的差，所以能够消除堆焊部11的残留应力。结果，能够防止对阀杆9或套筒10的滑动接触面实施的堆焊部11的龟裂的发生。
此外，根据第1实施方式，由于几乎不发生线膨胀系数的差，所以能够将阀杆9、套筒10的母材及堆焊部11的材料选择、材料组合的范围根据蒸气温度和/或高温强度来扩大。例如作为阀杆9或套筒10的母材，可选择铬－钼钢、铬－钼－钒钢、铬－钼－钨－钒钢、9％铬钢、12％铬钢、Ni基或Co基的耐热合金等，但并不限定于这些已有的材料，可以采用由作为钢种的铁素体类、马氏体类或奥氏体类的某种构成的耐热合金钢。此外，即使随着今后的蒸气条件的进一步上升而开发出新的材料，也当然能够采用本实施方式的放电加工的制造方法。
此外，作为成为堆焊部11的电极102的材料，在钴基硬质合金或镍基硬质合金以外，还可以举出氧化开始温度高到800℃以上、在高温度下呈现良好的耐氧化性的例如氮化铬(CrN)、氮化钛铝(TiAlN)、氮化钛钨(Ti－w)N、炭化钛钼(Ti－Mo)C、氮化铬硅(CrSiN)及氮化钛硅(TiSiN)等的精细陶瓷材料，还可以考虑由这些精细陶瓷的粉末或将该粉末与上述的硬质合金混合而成的粉末成形的电极102，即使随着今后的蒸气条件的进一步的上升而开发出新的材料，只要根据本实施方式的放电加工的制造方法，由于堆焊部可以为梯度功能材料，所以当然也能够适用。
进而，根据第1实施方式，通过在由阀杆9和套筒10构成的滑动接触面上利用放电加工堆焊钴基硬质合金等，从而能够使氧化皮膜的发生尽可能少，所以即使使阀杆9与套筒10的间隙较小，也能够防止卡死，而且，如果在上述铁素体类、马氏体类或奥氏体类耐热合金钢的某种之中将阀杆9和套筒10的母材变更为用相同的材质构成，则不发生因母材彼此的线膨胀系数的差造成的伸长差，所以有能够使阀杆9与套筒10的间隙变得更小的优点。结果，与以往相比，阀杆9与套筒10的间隙变小，能够减少来自阀杆9与套筒10的间隙的蒸气泄漏量，所以能够实现高效率、高可靠性的阀装置。
(第2实施方式)
接着，再次参照图1～图5并参照图6，对第2实施方式进行说明。
第2实施方式表示在第1实施方式中说明的形成在蒸气阀1的阀杆9上的堆焊部11的变形例。
另外，第2实施方式的蒸气阀1的结构及堆焊方法的基本部分与第1实施方式是同样的，所以省略其说明。以下，以与第1实施方式不同的部分为中心进行说明。
这里，对在作为可动部件的阀杆9上形成堆焊部11的例子进行说明，但当然也可以在与阀杆9构成滑动部的作为静止部件的套筒10上也形成同样的堆焊部。
图6是表示第2实施方式的形成有堆焊部11的阀杆9的外观图。
上述第1实施方式的堆焊部11是通过使电极与阀杆9或套筒10的被处理部之间产生脉冲状的放电，并使该电极的材料熔敷堆积到该被处理部的表面上而形成的，上述电极是由以金属为主成分的成形体构成的。所以由放电加工带来的热输入较少，具有能够几乎不使被加工物变形而进行堆焊的优点，但阀杆9那样的长条的部件在整面进行堆焊的情况下，在阀杆9的轴向上发生母材和堆焊材的线膨胀系数的差，有可能在轴向上发生由堆焊部11的残留应力造成的龟裂。
所以，在第2实施方式中，例如通过由上述未图示的阀杆保持装置使轴向的进给变大，在阀杆9的轴向上隔开规定的间隔而形成螺旋状的堆焊部11。
在第2实施方式中，以螺旋状形成堆焊部11，之后，将具备作为滑动接触面的堆焊部11的阀杆9通过堆焊部11的机械加工进行精加工，以具有规定的形状、尺寸、表面粗糙度。
作为成为堆焊部11的电极102的材料，例如使用在第1实施方式中举出的材料，具体而言，如图6所示，通过作为第一堆焊部111而使用例如钴基硬质合金、在其间隙中作为第二堆焊部112而使用例如氮化铬(CrN)等的组合，来形成堆焊部11。其条数除了如第一堆焊部111和第二堆焊部112的组合那样为两条以外，也可以为其以上的多条。此外，也可以根据电极102的大小及形状，任意地设定第一堆焊部111及第二堆焊部112各自的堆焊宽度。
这样，通过多种电极材料的组合而以多条螺旋状进行了堆焊的堆焊部11，与用1种电极材料整面进行堆焊的情况不同，能够起到缓冲件的作用，即能够吸收在阀杆9的轴向上发生的因母材与堆焊材的线膨胀系数的差造成的伸长差，所以堆焊部11的残留应力减小，能够防止堆焊部11的龟裂的发生。
根据上述第2实施方式，由于对阀杆9或套筒10的滑动接触面实施的堆焊部11是在滑动接触面上通过放电加工堆焊钴基硬质合金等而成的，所以为梯度组分的梯度功能材料，与阀杆9或套筒10的母材接触的边界附近的线膨胀系数大致相等，不发生线膨胀系数的差，将堆焊部11的残留应力消除，所以能够防止对阀杆9或套筒10的滑动接触面实施的堆焊部11的龟裂的发生。
此外，根据第2实施方式，通过以螺旋状进行多条堆焊，而起到缓冲件的作用，即将阀杆9或套筒10的轴向上的因母材与堆焊部的线膨胀系数的差造成的伸长差吸收，所以不仅将阀杆9的周向的焊接残留应力减小，还将阀杆9的轴向的焊接残留应力减小，所以能够防止堆焊部11的龟裂的发生。
通过以上，根据上述第1及第2实施方式，不论阀杆9或套筒10的母材和作为堆焊部11的电极材料是怎样的组合，堆焊部11都能够成为梯度功能材料，所以能够减小堆焊部11的残留应力，防止堆焊部11的龟裂的发生。
另外，在上述第1及第2实施方式的说明中，对阀装置的阀杆9上的堆焊部11的形成进行了说明，但例如也可以仅在套筒10上形成堆焊部11，也可以在阀杆9和套筒10这两者上形成堆焊部11。
通常，在阀装置中存在许多如阀杆和套筒那样的滑动部，以往对它们的几乎全部的表面实施氮化处理，并且具有微小间隙，所以有耐磨损性下降、及氧化皮膜附着等的缺点。即，在这样的阀装置中，在所有的滑动部中都具有同样的缺点，在考虑到今后将采用蒸气温度为以往以上、蒸气压力也比现状高的蒸气条件的情况时，需要某些对策。例如上盖6的密封圈8和阀体5的滑动部也同样。因而，对于这些部位也采用在上述实施方式中说明的材料的组合及制造方法是有效的。在此情况下，可以将阀杆9替换为阀体5、此外将套筒10替换为密封圈8而使用。
进而，作为第1及第2实施方式的滑动部，并不限于如阀杆9和套筒10那样进行直线运动(沿轴向运动)的情况，例如在如未图示的蝶阀那样、阀杆进行旋转运动(沿周向运动)的情况下，阀杆等和套筒等的相对关系及构造也相同，所以在此情况下也能够有效地采用。
(第3实施方式)
接着，再次参照图1并参照图7～图12，对第3实施方式进行说明。
在上述第1实施方式中，对在阀杆9或套筒10上形成堆焊部11的方法详细地进行了说明，而在该第3实施方式中，对在阀座4或阀体5上形成堆焊部11的方法详细地说明。
另外，第3实施方式的蒸气阀1的结构及堆焊方法的基本部分与第1实施方式是同样的，所以省略其说明。以下，以与第1实施方式不同的部分为中心进行说明。
在图1所示的阀体5和阀座4的至少一方的抵接部上，一体地具备堆焊部211。该堆焊部211是通过使电极与阀体5或阀座4的被处理部之间产生脉冲状的放电，并使该电极的材料熔敷堆积到该被处理部的表面上而形成的，上述电极是由以金属为主成分的成形体构成的。
这里，对在作为静止部件的阀座4上形成堆焊部211的例子进行说明，但当然也可以在与阀座4构成抵接部的作为可动部件的阀体5上也形成同样的堆焊部。
关于堆焊方法的原理，是已经使用图4说明那样的。
图7是表示图1所示的阀座4的座部的形状的纵剖视图。此外，图8是将图7中所示的B部放大表示的纵剖视图。
如图8所示，在阀座4的座部12上，遍及周向整周地堆焊堆焊部211，通过进行抵接部的精加工，将其表面形成为曲面形状。
接着，参照图9，说明一体地具备堆焊部211的阀座4的具体的制造方法的一例。
该制造方法在阀座4的座部12上形成堆焊部211的工序中，包括以下说明的(I)薄膜形成工序和(II)堆焊层形成工序。
(I)薄膜形成工序
将图9(a)所示的阀座4(坯材)如图9(b)所示那样，设置到放电加工机(图示省略了放电加工机的大部分)的充满了电绝缘性的油L的加工槽101内的规定位置。
阀座4的座部12被机械加工成平面，在未图示的旋转装置作用下，以微小速度旋转。此外，阀座4的座部12和电极102以平面彼此对置。
在储存在加工槽101内的油L中，在阀座4的座部12与电极102的前端面之间保持着微小间隙的状态下，产生脉冲状的放电，通过其放电能量，使电极102的材料堆积、扩散及/或熔敷到阀座4的座部12上，在阀座4的座部12上形成薄膜103。将该状况表示在图10(a)中。
另外，所谓“堆积、扩散及/或熔敷”是指，包括“堆积”、“扩散”、“熔敷”、“堆积和扩散这两个混合现象”、“堆积和熔敷这两个混合现象”、“扩散和熔敷这两个混合现象”、“堆积、扩散和熔敷这3个混合现象”的全部。
这里，电极102是由将以金属为主成分的粉末通过加压进行压缩或加热处理而成形的成形体构成的成形电极，其材质具有耐热冲击性和耐氧化性，硬度比阀母材高的钴基硬质合金或镍基硬质合金较适合。
另外，电极102也可以代替通过加压等的压缩成形，而通过其他周知的制造方法成形。
(II)堆焊层形成工序
在该(I)薄膜形成工序结束后，如图9(c)所示，在加工槽101内的油L中，在阀座4的座部12与电极102的前端面之间保持着微小间隙的状态下，产生脉冲状的放电，通过其放电能量，使形成在阀座4的座部12上的薄膜103成长，在阀座4的座部12上形成堆焊部211a。将该状况表示在图10(b)中。进而，将形成了堆焊部211a时的具体的状况表示在图11中。
此时，在堆焊部211a与阀座4的母材的边界附近，生成具有组分比向厚度方向梯度地变化的梯度组分的融合部(融合层)104。这里，通过在形成堆焊部211时选择适当的放电条件，使融合部104的厚度成为20μm以下(这是因为，如果融合部104的厚度超过20μm，则热输入量变多，母材的强度降低)。由此，能够抑制阀座4的母材的变形，并提高堆焊部211a的密接强度。
在实施堆焊后，将堆焊部211a的一部分(及阀座4的坯材的一部分)机械加工，将抵接部精加工为曲面形状，完成具备堆焊部211的阀座4。
在第3实施方式中，采用基于放电加工的制造方法，由于热输入较小，所以能够几乎不使被加工物变形而进行堆焊。因此，没有对于堆焊部211的厚度的限制，但随着厚度变厚，在堆焊部211的内部发生因电流的流动带来的发热，所以作为充分发挥钴基硬质合金自身的特性(例如以硬度为基准的特性)的厚度，设为0.1mm以上，优选的是设为1mm左右。
进而，通过放电加工实施堆焊时的坯材形状是平面，在实施堆焊后，将抵接的座部12的曲面部通过机械加工进行精加工，以具有规定的形状、尺寸、表面粗糙度。由此，在作为顶点(中心)的阀座部分上残留有硬质合金，其周围成为逐渐接近于母材的梯度组分，所以更不发生线膨胀系数的差。这样的效果在抵接的座部12上具有曲面部的阀体5及阀座4的哪个中都能够得到。因而，该制造方法，只要是在使坯材形状成为平面而进行了堆焊后以其顶点为中心进行曲面加工那样的零件，对于阀体5或阀座4以外的零件也能够有效地适用。
根据上述第3实施方式，对阀装置的阀体5或阀座4的座部12实施的堆焊部211是在座部12的周向上将钴基硬质合金等通过放电加工而堆焊的，所以为梯度组分的梯度功能材料，与阀体5或阀座4的母材接触的边界附近的线膨胀系数大致相等，几乎不发生线膨胀系数的差，将堆焊部211的残留应力消除，所以能够防止阀体5或阀座4的座部12的龟裂的发生。
此外，根据第3实施方式，由于几乎不发生线膨胀系数的差，所以能够将阀体5或阀座4的母材及堆焊部211的材料选择、材料组合的范围根据蒸气温度和/或高温强度扩大。例如作为阀体5或阀座4的母材，可以举出铬－钼钢、铬－钼－钒钢、铬－钼－钨－钒钢、9％铬钢、12％铬钢、Ni基或Co基的耐热合金等，即使随着今后的蒸气条件的进一步的上升而开发出新的材料，当然也能够采用本实施方式的放电加工的制造方法。
此外，作为成为堆焊部211的电极102的材料，在钴基硬质合金或镍基硬质合金以外，如果能得到这些硬质合金的粉末、及具有耐热冲击性和耐氧化性且硬度比阀母材高的精细陶瓷，则还可以考虑由该精细陶瓷的粉末和上述硬质合金的混合粉末成形的硬质成形电极等，即使随着今后的蒸气条件的进一步的上升而开发出新的材料，由于根据本实施方式的放电加工的制造方法，堆焊部211可以为梯度功能材料，所以当然也能够适用。
通过以上，根据第3实施方式，阀体5或阀座4的母材与作为堆焊部211的电极材料不论是怎样的组合，都由于堆焊部211能够成为梯度功能材料，所以能够减小堆焊部211的残留应力，防止堆焊部211的龟裂的发生。
另外，在本实施的第3实施方式的说明中，对蒸气阀1的阀座4的座部12上的堆焊部211的形成进行了说明，但例如也可以仅在阀体5的座部上形成堆焊部211，也可以在阀座4的座部12和阀体5的座部这两者上形成堆焊部211。在阀体5的座部上形成堆焊部211的情况下，只要通过与在上述阀座4的座部12上进行堆焊的情况同样的方法，形成图12所示那样的堆焊部211a、在实施堆焊后将堆焊部211a的一部分(及阀体5的坯材的一部分)机械加工、将抵接部精加工为曲面形状、完成具备堆焊部211的阀体5就可以。
(第4实施方式)
接着，再次参照图1并参照图13～图16，对第4实施方式进行说明。
在上述第3实施方式中，对在蒸气阀1或阀座4的制造中在阀座4上形成堆焊部11的方法详细地进行了说明，但在该第4实施方式中，对在制造出的蒸气阀1或阀座4的修理中、在阀座4上形成堆焊部11的方法进行说明。
这里，举阀座4为例进行说明，但对于阀体5或密封圈8、阀杆9、套筒10等的部件也能够适用。
另外，有关第4实施方式的蒸气阀1的结构及堆焊方法的基本部分与第3实施方式是同样的，所以省略其说明。以下，以与第3实施方式不同的部分为中心进行说明。
图13是表示进行图1所示的阀座4的堆焊之前的座部的形状的纵剖视图。此外，图14是将图13中表示的C部放大表示的纵剖视图。
在被用于高温流体后的阀座4的情况下，在座部12的堆焊层上可看到裂纹等的损伤。所以，将该损伤的部位作为被修理部，通过机械加工，如图13及图14所示那样将座部12的周向整周除去为平面状，直到被修理部的损伤或缺陷消失为止的深度。图14中的双点划线表示损伤部分的除去前的形状311(即，完成形状)。
然后，为了进行硬质合金向被修理部的堆焊，通过与上述第3实施方式同样的方法，在电极与阀座4的被修理部之间保持着微小间隙的状态下，使该电极与阀座4之间产生脉冲状的放电，通过其放电能量，使该电极的材料熔敷、堆积到阀座4的被修理部的表面上而形成。该方法由于热输入较少，所以能够几乎不使被加工物变形而进行堆焊，而且，由于电极成分与被加工物相熔而接合，所以有堆焊部不会剥离的优点，适合于再使用的阀座4的修理。
接着，参照图15，说明阀座4的具体的修理方法的一例。
该修理方法，在阀杆9的表面上形成堆焊部11的工序中，包括以下说明的(I)薄膜形成工序和(II)堆焊层形成工序。
(I)薄膜形成工序
将图15(a)所示的阀座4(座部12被机械加工为平面而成)如图15(b)所示那样，设置到放电加工机(图示省略了放电加工机的大部分)的充满了电绝缘性的油L的加工槽101内的规定位置。
阀座4处于被修理部的损伤及缺陷被除去、被机械加工成平面状的状态，在未图示的旋转装置作用下，以微小速度旋转。此外，阀座4的座部12和电极102以平面彼此对置。
在储存在加工槽101内的油L中，在阀座4的座部12与电极102的前端面之间保持着微小间隙的状态下，产生脉冲状的放电，通过其放电能量，使电极102的材料堆积、扩散及/或熔敷到阀座4的座部12上，在阀座4的座部12上形成薄膜103。将该状况表示在图16(a)中。
另外，所谓“堆积、扩散及/或熔敷”是指，包括“堆积”、“扩散”、“熔敷”、“堆积和扩散这两个混合现象”、“堆积和熔敷这两个混合现象”、“扩散和熔敷这两个混合现象”、“堆积、扩散和熔敷这3个混合现象”的全部。
这里，电极102选择与被修理部的堆焊材质相同的金属，是由将其粉末通过加压进行压缩或加热处理而成形的成形体构成的成形电极。
另外，电极102也可以代替通过加压等的压缩来成形，而通过其他周知的制造方法来成形。
(II)堆焊层形成工序
在该(I)薄膜形成工序结束后，如图15(c)所示，在加工槽101内的油L中，在阀座4的座部12与电极102的前端面之间保持着微小间隙的状态下，产生脉冲状的放电，通过其放电能量，使形成在阀座4的座部12上的薄膜103成长，在阀座4的座部12上形成堆焊部311a。将该状况表示在图16(b)中。
此时，在堆焊部311a与阀座4的母材的边界附近，生成具有组分比向厚度方向梯度地变化的梯度组分的融合部(融合层)104。这里，通过在形成堆焊部311时选择适当的放电条件，使融合部104的厚度成为20μm以下(这是因为，如果融合部104的厚度超过20μm，则热输入量变多，母材的强度降低)。由此，能够抑制阀座4的母材的变形，并提高堆焊部311a的密接强度。
在实施了堆焊后，将堆焊部311a的一部分机械加工，将抵接部精加工为曲面形状，完成具备堆焊部311的阀座4。
在第4实施方式中，采用基于放电加工的制造方法，由于热输入较小，所以能够几乎不使被加工物变形而进行堆焊。因此，没有对于堆焊部311的厚度的限制，但随着厚度变厚，在堆焊部311的内部发生因电流的流动带来的发热，所以作为充分发挥钴基硬质合金自身的特性(例如以硬度为基准的特性)的厚度，设为0.1mm以上，以到达被修理部的除去深度(厚度)以上为目标。
在实施了堆焊后，将抵接的座部12的曲面部通过机械加工进行精加工，以具有被用于高温流体之前的尺寸、形状及表面粗糙度。由此，与上述第3实施方式的情况同样，在作为顶点(中心)的阀座部分上残留硬质合金，其周围成为逐渐接近于母材的梯度组分，所以不发生线膨胀系数的差，将被修理部的堆焊部311的残留应力消除，从而能够防止被修理部的龟裂的发生。
另外，在第4实施方式的说明中，被修理部将阀座4的座部12的周向整周除去为平面状，但如果仅将周向的一部分机械加工为平面状、以使得部分地与电极102平面彼此对置而构成被修理部，则能够进行部分的修理。
通过以上，根据第4实施方式，在被用到高温流体后的可动部件或静止部件中发生了损伤的情况下，能够不将它们丢弃处置，而通过形成堆焊部311进行再使用，所以能够使零件的耐用年数变长，能够降低累年的维修费用或更换费用，能够便宜地提供产品。
说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，并不意味着限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。

Claims (12)

1.一种阀装置(1)，包括随着阀开闭而动作的可动部件(9或5)和滑动接触或抵接于该可动部件(9或5)的静止部件(10或4或8)，其特征在于，
在上述可动部件(9或5)和上述静止部件(10或4或8)的至少一方的滑动接触面或抵接部上一体地具备堆焊部(11或211)；
上述堆焊部(11或211)通过在电极(102)与上述可动部件(9或5)或上述静止部件(10或4或8)的被处理部之间产生脉冲状的放电、使上述电极(102)的材料熔敷并堆积到上述被处理部的表面而形成，上述电极由以金属为主成分的成形体构成。
2.如权利要求1所述的阀装置(1)，其特征在于，
上述可动部件包括阀体(5)或阀杆(9)，上述静止部件包括滑动接触于上述阀体(5)的密封圈(8)或滑动接触于上述阀杆(9)的套筒(10)。
3.如权利要求1所述的阀装置(1)，其特征在于，
上述可动部件包括阀体(5)，上述静止部件包括抵接于上述阀体(5)的阀座(4)。
4.如权利要求1～3中任一项所述的阀装置(1)，其特征在于，
上述堆焊部(11或211)包括：上述电极(102)的材料的粒子从上述被处理部的表面进行扩散渗透而成的扩散渗透层；和上述电极(102)的材料的粒子熔敷并堆积于上述扩散渗透层而成的堆积层。
5.如权利要求1～4中任一项所述的阀装置(1)，其特征在于，
在上述堆焊部(11或211)和上述被处理部的边界附近，形成有上述电极(102)的材料与上述被处理部的材料的梯度组分。
6.如权利要求1～5中任一项所述的阀装置(1)，其特征在于，
上述堆焊部(11或211)和上述被处理部的边界附近的线膨胀系数大致相等。
7.如权利要求2所述的阀装置(1)，其特征在于，
上述堆焊部(11)由包括钴基硬质合金、镍基硬质合金、陶瓷材料中的至少某种在内的材料形成。
8.如权利要求3所述的阀装置(1)，其特征在于，
上述堆焊部(211)由包括钴基硬质合金或镍基硬质合金的材料形成。
9.如权利要求2所述的阀装置(1)，其特征在于，
上述堆焊部(11)在上述阀体(5)或上述阀杆(9)或上述密封圈(8)或上述套筒(10)的滑动接触的表面上，在轴向上以螺旋状由多条种类不同的材料形成。
10.如权利要求3所述的阀装置(1)，其特征在于，
上述堆焊部(211)的抵接的表面形成为曲面形状。
11.一种阀装置(1)的制造方法，所述阀装置(1)包括随着阀开闭而动作的可动部件(9或5)和滑动接触或抵接于该可动部件(9或5)的静止部件(10或4或8)，其特征在于，包括：
在电气绝缘性的液体中或气体中，通过在电极(102)与上述可动部件(9或5)或上述静止部件(10或4或8)的被处理部之间产生脉冲状的放电、使上述电极(102)的材料熔敷并堆积到上述被处理部的表面，从而在上述可动部件(9或5)或上述静止部件(10或4或8)的至少一方的滑动接触面或抵接部上形成堆焊部(11或211)，上述电极由以金属为主成分的成形体构成。
12.一种阀装置(1)的修理方法，所述阀装置(1)包括随着阀开闭而动作的可动部件(9或5)和滑动接触或抵接于该可动部件(9或5)的静止部件(10或4或8)，其特征在于，包括：
将在上述可动部件(9或5)或上述静止部件(10或4或8)的至少一方的滑动接触面或抵接部上发生的有损伤的被处理部除去为平面状；
在电气绝缘性的液体中或气体中，通过在电极(102)与上述被处理部之间产生脉冲状的放电、使上述电极(102)的材料熔敷并堆积到上述被处理部的表面，从而在上述可动部件(9或5)或上述静止部件(10或4或8)的至少一方的滑动接触面或抵接部上形成堆焊部(11或211)，上述电极由以金属为主成分的成形体构成。
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