CN107131331A - 一种高强度长寿命止回阀及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强度长寿命止回阀及其制造方法，该止回阀包括止回阀主体、与止回阀主体匹配的安装座、设置在安装座右端的密封端、设置在止回阀主体上的进油口，还包括固定在止回阀主体内的弹簧、弹簧座及设置在弹簧座右端的弓形补缩装置、用于固定弓形补缩装置并设置在弓形补缩装置右端并通过方转圆热挤旋锻获得向内孔集中倾斜锥形锻造流线的支撑柱。本发明在高温下可自补膨胀、安全性高。

Description

一种高强度长寿命止回阀及其制造方法

技术领域

本发明涉及控水设备领域，尤其涉及一种高强度长寿命止回阀及其制造方法。

背景技术

止回阀门有蝶阀、闸阀、止回阀、减压阀、湿式报警阀、信号蝶阀、自动排气阀、防爆阀、不锈铜金属软管、安全阀、泄压阀。一般的止回阀门采用明杆法兰闸阀。

止回阀门是工业、建筑管路上控制的一种重要附件。阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。阀门根据材质还分为铸铁阀门，铸铜阀门，不锈铜阀门，铬钼铜阀门，铬钼钒铜阀门，双相铜阀门，塑料阀门，非标订制等阀门材质。

但现有技术中的止回阀无论采用哪种材质，都会随着温度升高密封性能下降，当用于较严酷消防场景时，大多数常规止回阀性能都会降低，随之安全性也会下降。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种在高温下可自补膨胀的高安全性高强度长寿命止回阀及其制造方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：该止回阀包括止回阀主体、与止回阀主体匹配的安装座、设置在安装座右端的密封端、设置在止回阀主体上的进油口，还包括固定在止回阀主体内的弹簧、弹簧座及设置在弹簧座右端的弓形补缩装置、用于固定弓形补缩装置并设置在弓形补缩装置右端并通过方转圆热挤旋锻获得向内孔集中倾斜锥形锻造流线的支撑柱。

一种制造支撑柱的方法，包括以下步骤：

1）预准备

①选用锡锌青铜QSn4-3铜坯为原材料；

②选用设置有液压发生装置、旋转推送装置及风冷装置的锻造设备；选用真空电阻炉为始锻加热设备；

③选用设置有四个按顺序轴线间分别呈90°锻造锤头及配套液压输出装置为终锻及夹持工装；再选用包括有锥形内孔的陶瓷工装主体、减震衬板与设置在减震衬板顶部的支撑杆为旋锻工装；

2）锻造

①将锡锌青铜QSn4-3铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论AC₃温度值30℃~50℃的温度，保温按铜坯直径计（27d）min/mm~（30d）min/mm的时间，然后出炉，将铜坯底部固定于旋转推送装置上；

②通过液压发生装置推动与旋转推送装置联动的锻造锤头，以每次变形约2%的进给量和16%~20%的最终变形比将铜坯挤压为截面近似方形的锻造坯，以变形铜坯的一次锻造变形长度为一锻造周期，完成一个周期内最后一次锻造后锻造锤头固定在铜坯表面作为夹具使用；

③以0.10mm/s~0.13mm/s的速度将截面近似方形的锻造坯在旋转推送装置与锻造锤头联动旋转的基础上沿旋转轴线向陶瓷工装主体内孔内推进；

④在陶瓷工装主体内孔的出口处设置风冷装置，以3bar~5bar的压力吹出氮气制冷；

⑤重复步骤②~④至整根铜坯锻造完成；

⑥将锻造好的铜坯在锻造完成后10min内采用-85~-75℃，保温1.5h~2h冰冷处理；然后采用320℃~350℃，保温按铜坯直径计（27d）min/mm~（30d）min/mm的时间，进行回火处理，获得所需锻造件；

⑦将步骤⑥获得的锻造件采用机械加工方式加工成支撑柱。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：前期技术中常采用不锈铜、铸铁、塑料、黄铜、锌合金材料等，从材料上就忽视了大中型环保水控设备的使用寿命及可靠性，主要采用不断维护更换配件的方式进行功能保持，但随着时代的推衍和发展，原有技术的这种高频率维护及基础性能的欠缺已不再能满足现有中、重型工业节控水领域对止回阀的长寿命、高可靠性要求，锡锌青铜QSn4-3具有良好的弹性、耐磨性和抗磁性，可在冷态和热态下压力加工，易于焊接和钎焊，切削性较好，在大气和淡水、海水中抗蚀性良好，但其从未应用于止回阀领域。根据发明人长期研究，其在经过特定工艺热处理后具有耐蚀、耐磨、高强度、高韧性、高弹性极限的综合性优点，十分适用应用于止回阀领域，但直接采用坯料抠制一方面浪费较大，别一方面也不能完全发挥该材料在止回阀领域应用的性能极限，本发明通过采用方转圆热挤旋锻的方式使坯料内具有锥形旋转向内收紧的锻造流线，这也是现有技术中未有先例的，尤其是锻造过程中的旋锻部分使本发明具有了应对水流无规则旋转运动规律的针对性（常规技术中的高端止回阀一般也仅采用热锻获得直线型流线，对性能有一定改良但不具有应对水流无规则旋转运动规律的针对性）；同时本发明突破常规技术中锻造温度要高于材料理论AC₃温度值100℃~150℃的温度的理论定势，在长期实践中发现锡锌青铜QSn4-3不同于其它材料，在高于AC₃温度值30℃~50℃（一般材料的淬火温度）时已具有相当的塑性，且这时进行锻造，流线改变更为明显和规则，且采用液压装置挤压的形式进行变形也有助于控制内裂纹的产生（现有常规锻造一般采用冲击式，对加热不足的铜坯易产生锻造裂纹），但由于锡锌青铜QSn4-3的锻造性能较差，因此相较于其它铜锻件而言，其极限变形比和一次进给量都要相对较低。与此同时，液压装置挤压也使材料在塑性变形时释放的温度更稳定可控，使始锻温度相较于一般锻造更加稳定和精确，也为后面的旋锻打好了基础；由于热锻时坯料呈方形，易夹紧，当与陶瓷工装主体的圆锥形内孔接触并旋转挤压时，方形棱边的旋转变形远大于圆柱坯料的变形，使得最终获得的止回阀流线曲度更大、倾斜角度更大，应对无规则水流的冲刷能力更强。

附图说明

图1 为本发明结构示意图；

图中：止回阀主体1、弹簧2、弓形补缩装置3、支撑柱4、安装座5、密封端6。

具体实施方式

实施例1

一种高强度长寿命止回阀，该止回阀包括止回阀主体1、与止回阀主体1匹配的安装座5、设置在安装座5右端的密封端6、设置在止回阀主体1上的进油口，还包括固定在止回阀主体1内的弹簧2、弹簧座及设置在弹簧座右端的弓形补缩装置3、用于固定弓形补缩装置3并设置在弓形补缩装置3右端并通过方转圆热挤旋锻获得向内孔集中倾斜锥形锻造流线的支撑柱4。

一种制造支撑柱1的方法，包括以下步骤：

1）预准备

①选用锡锌青铜QSn4-3铜坯为原材料；

②选用设置有液压发生装置、旋转推送装置及风冷装置的锻造设备；选用真空电阻炉为始锻加热设备；

③选用设置有四个按顺序轴线间分别呈90°锻造锤头及配套液压输出装置为终锻及夹持工装；再选用包括有锥形内孔的陶瓷工装主体、减震衬板与设置在减震衬板顶部的支撑杆为旋锻工装；

2）锻造

①将锡锌青铜QSn4-3铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论AC₃温度值40℃的温度，保温按铜坯直径计（28.5d）min/mm的时间，然后出炉，将铜坯底部固定于旋转推送装置上；

②通过液压发生装置推动与旋转推送装置联动的锻造锤头，以每次变形约2%的进给量和18%的最终变形比将铜坯挤压为截面近似方形的锻造坯，以变形铜坯的一次锻造变形长度为一锻造周期，完成一个周期内最后一次锻造后锻造锤头固定在铜坯表面作为夹具使用；

③以0.12mm/s的速度将截面近似方形的锻造坯在旋转推送装置与锻造锤头联动旋转的基础上沿旋转轴线向陶瓷工装主体内孔内推进；

④在陶瓷工装主体内孔的出口处设置风冷装置，以3bar~5bar的压力吹出氮气制冷；

⑤重复步骤②~④至整根铜坯锻造完成；

⑥将锻造好的铜坯在锻造完成后10min内采用-85℃，保温2h冰冷处理；然后采用340℃，保温按铜坯直径计（28.5d）min/mm的时间，进行回火处理，获得所需锻造件；

⑦将步骤⑥获得的锻造件采用机械加工方式加工成止回阀(1)主体。

一种制造弓形补缩装置3的方法，包括以下步骤：

①将热敏双金属采用线切割加工成多个圆形金属片，采用外圆磨床以单边1.8mm的加工量去除电腐蚀表面；

②将圆形金属按高膨胀面凸起、低膨胀面内凹按过变形14%冲击量冲击成弧形圆片，然后采用300℃去应力6h；

③在高膨胀系数端的端面采用平面磨床加工Ф3~Ф5的平面，即获得所需弓形补缩装置3。

实施例2

整体与实施例1一致，差异之处在于：

一种制造支撑柱1的方法，包括以下步骤：

2）锻造

①将锡锌青铜QSn4-3铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论AC₃温度值30℃的温度，保温按铜坯直径计（27d）min/mm的时间，然后出炉，将铜坯底部固定于旋转推送装置上；

②通过液压发生装置推动与旋转推送装置联动的锻造锤头，以每次变形约2%的进给量和16的最终变形比将铜坯挤压为截面近似方形的锻造坯，以变形铜坯的一次锻造变形长度为一锻造周期，完成一个周期内最后一次锻造后锻造锤头固定在铜坯表面作为夹具使用；

③以0.10mm/s的速度将截面近似方形的锻造坯在旋转推送装置与锻造锤头联动旋转的基础上沿旋转轴线向陶瓷工装主体内孔内推进；

⑥将锻造好的铜坯在锻造完成后10min内采用-85℃，保温1.5h冰冷处理；然后采用320℃，保温按铜坯直径计（27d）min/mm的时间，进行回火处理，获得所需锻造件。

实施例3

整体与实施例1一致，差异之处在于：

一种制造支撑柱1的方法，包括以下步骤：

2）锻造

①将锡锌青铜QSn4-3铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论AC₃温度值50℃的温度，保温按铜坯直径计（30d）min/mm的时间，然后出炉，将铜坯底部固定于旋转推送装置上；

②通过液压发生装置推动与旋转推送装置联动的锻造锤头，以每次变形约2%的进给量和20%的最终变形比将铜坯挤压为截面近似方形的锻造坯，以变形铜坯的一次锻造变形长度为一锻造周期，完成一个周期内最后一次锻造后锻造锤头固定在铜坯表面作为夹具使用；

③以0.13mm/s的速度将截面近似方形的锻造坯在旋转推送装置与锻造锤头联动旋转的基础上沿旋转轴线向陶瓷工装主体内孔内推进；

⑥将锻造好的铜坯在锻造完成后10min内采用-75℃，保温2h冰冷处理；然后采用350℃，保温按铜坯直径计（30d）min/mm的时间，进行回火处理，获得所需锻造件。

对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种高强度长寿命止回阀，其特征在于：该止回阀包括止回阀主体(1)、与止回阀主体(1)匹配的安装座(5)、设置在安装座(5)右端的密封端(6)、设置在止回阀主体(1)上的进油口，还包括固定在止回阀主体(1)内的弹簧(2)、弹簧座及设置在弹簧座右端的弓形补缩装置(3)、用于固定弓形补缩装置(3)并设置在弓形补缩装置(3)右端并通过方转圆热挤旋锻获得向内孔集中倾斜锥形锻造流线的支撑柱(4)。

2.一种制造权利要求1所述支撑柱的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）预准备

①选用锡锌青铜QSn4-3铜坯为原材料；

②选用设置有液压发生装置、旋转推送装置及风冷装置的锻造设备；选用真空电阻炉为始锻加热设备；

③选用设置有四个按顺序轴线间分别呈90°锻造锤头及配套液压输出装置为终锻及夹持工装；再选用包括有锥形内孔的陶瓷工装主体、减震衬板与设置在减震衬板顶部的支撑杆为旋锻工装；

2）锻造

①将锡锌青铜QSn4-3铜坯通过真空电阻炉加热至高于其理论AC₃温度值30℃~50℃的温度，保温按铜坯直径计（27d）min/mm~（30d）min/mm的时间，然后出炉，将铜坯底部固定于旋转推送装置上；

②通过液压发生装置推动与旋转推送装置联动的锻造锤头，以每次变形约2%的进给量和16%~20%的最终变形比将铜坯挤压为截面近似方形的锻造坯，以变形铜坯的一次锻造变形长度为一锻造周期，完成一个周期内最后一次锻造后锻造锤头固定在铜坯表面作为夹具使用；

③以0.10mm/s~0.13mm/s的速度将截面近似方形的锻造坯在旋转推送装置与锻造锤头联动旋转的基础上沿旋转轴线向陶瓷工装主体内孔内推进；

④在陶瓷工装主体内孔的出口处设置风冷装置，以3bar~5bar的压力吹出氮气制冷；

⑤重复步骤②~④至整根铜坯锻造完成；

⑥将锻造好的铜坯在锻造完成后10min内采用-85~-75℃，保温1.5h~2h冰冷处理；然后采用320℃~350℃，保温按铜坯直径计（27d）min/mm~（30d）min/mm的时间，进行回火处理，获得所需锻造件；

⑦将步骤⑥获得的锻造件采用机械加工方式加工成支撑柱(4)。