CN1143534A - 丝网微型过滤元件的制造方法及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明属于过滤元件及制造方法领域。该过滤元件由两层以上金属丝网交叉叠加后经预烧结、轧制、烧结、定尺切割、卷管和焊接而成。其中烧结工艺参数为：温度为1000～1350℃，时间1～6小时，轧制工艺参数为：冷轧，压下量10～60％。过滤元件为由保护网、过滤网和支承网组成的管式结构。该过滤元件用作伺服系统控制阀的过滤。其特点是孔径尺寸分布窄、无盲孔，流通阻力小，透过能力大，透过性均匀，强度高，使用寿命长。

Description

丝网微型过滤元件的制造方法及用途
本发明属于过滤元件及其制造方法领域。主要适用于气体——固体、液体—固体的分离过滤，特别适用于伺服系统控制阀用微型过滤元件。
伺服阀用微型过滤元件是现代工业控制系统中具有重要作用的关键部件，它是保障阀体工作稳定性和可靠性的一个重要因素。由于伺服控制系统阀体密封配合和加工精度的要求很高，其流通孔径又非常细小，这就要求工作时进入阀体的液压油和动力气必须是干净的，以免堵塞阀体或影响阀体的开关特性。虽然伺服控制系统中使用的液压油和动力气一般都已经过净化处理，但考虑到工作环境中输送管路和密封材料的存在也不可避免地会产生各种各样的杂质污染，因此进一步加强保险的措施就是在伺服阀体中再增设一次过滤。考虑到伺服阀体内部空间的限制，除了对过滤精度的可靠性和流通性能的稳定性有较高的要求外，过滤元件的尺寸必须很小才行。另外，阀体工作时，过滤元件还要承受阀体开关过程频繁的正、反向冲击和较高的压力，也必须具有良好的抗压强度和耐冲击性能。
在现有技术中，伺服阀阀体内所采用的过滤元件有两种：金属粉末烧结过滤元件和金属丝缠绕烧结过滤元件。
金属粉末烧结过滤元件通常采用青铜或不锈钢粉末原料，通过压制成型和烧结而成。由于粉末形状既有不规则的，也有近似球状的。不规则形状粉末制备出来的过滤元件，其过滤孔径范围大，均匀性差；而近似球状的粉末不易烧结，导致过滤元件强度低，流阻大，使用周期短，同时，粉末易脱落。为此，严重地影响伺服阀工作可靠性和稳定性的提高。(《液压系统污染控制》夏元新编著)。
金属丝缠绕烧结过滤元件虽然较好的解决了粉末脱落对系统可靠性的影响，但其阻流偏大，而且由于烧结时无法加压，使其强度和刚度偏低，容易产生伸缩变形，这也给伺服阀控制系统的可靠性和稳定性带来一定的影响。(《液压控制系统》(美)H.E.梅里特)。
本发明的目的在于提供一种丝网微型过滤元件的制造方法及用途，用该方法制备的丝网微型过滤元件不仅强度高，可靠性强，而且稳定性好，精度高。
本发明所述的丝网微型过滤元件是由两层以上金属丝网交叉叠加后，经预烧结、轧制、烧结成形、焊接而成；其结构形式为由保护网、过滤网和支承网组成的管式结构，过滤网处于保护网和支承网之间。其中保护网对过滤网起保护作用，防止过滤网在轧制或使用过程受到损坏，通常选用开孔率较大的平纹方孔网；过滤网则起过滤精度的保证作用，可根据过滤精度的要求选择合适的丝网网型和网号；支承网的作用是增加过滤元件的强度和刚度，可根据过滤元件承受的压差大小来选择丝网的网型和网号。以上所述的保护网、过滤网和支承网根据各自的作用和使用要求所选择的网型和网号均是市场上销售的不同金属或不同钢号的各种网型和网号的丝网。
本发明丝网微型过滤元件的制造方法如下，首先该方法的工序包括：
选配丝网和确定层次——预烧结——轧制——烧结——定尺切割——卷管、焊接——成品。
现将各工序分述如下：
(1)、选配丝网和确定层次
根据过滤精度和其它使用要求，选择金属种类、网型、网号均合适的不同丝网分别用作保护网、过滤网和支承网，并确定层次安排和数量；
(2)、预烧结
将所选择的丝网根据所确定的层次，依次将各层丝网交叉叠加，然后放入烧结炉中进行预烧结，烧结气氛为真空或保护气氛，预烧结温度为1000～1350℃，烧结时间1～3小时。其目的是通过扩散烧结，固定丝网经纬丝界点的位置，防止轧制时丝网错位；
(3)、轧制
将经预烧结后的叠加的金属丝网待冷却后送入轧机中进行轧制，轧制压下量为10～60％，以控制丝网板材的厚度和孔隙渗透性能，并有利于丝网烧结强度的提高；
(4)、烧结
将轧制后的丝网放入真空或保护气氛烧结炉中进行烧结，烧结温度1000～1350℃，烧结时间2～6小时，其目的通过扩散烧结，获得丝网间较高的结合强度、使多层丝网变成刚性的整体；
(5)、定尺切割
根据所需的管式过滤元件的尺寸规格，对经轧制后的丝网进行定尺切割；
(6)、卷取、焊接
将定尺切割的丝网在卷管机上进行卷制成管状，随后采用真空或保护气氛焊接成管，即成为管式结构的伺服阀用丝网微型过滤元件。
由本发明方法所制备的伺服阀用丝网微型过滤元件，可达到发下指标：
(1)、过滤精度：5μm、10μm、20μm、40μm。
(2)、工作压力：0.5～31.5MPa。
(3)、尺寸规格：滤芯直径≤φ30mm。
               滤芯长度≤200mm。
(4)、流体渗透率(N2)2≥5×10-4L/min.cm2.Pa。
本发明方法所制取的丝网微型过滤元件用作伺服系统控制阀的过滤元件。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)、孔径尺寸分布窄，无盲孔，孔隙分布均匀，流通阻力小，透过能力大。其与粉末烧结板渗透性对比如表1。(2)、强度和刚度高，使伺服控制系统稳定可靠。(3)、可反洗再生使用寿命长。表1本发明过滤元件与粉末烧结板渗透性对比
    滤材性能  粉末烧结板 本发明(4层结构)
等效孔径  10～15  10～15
气体渗透性(L/min，cm2.Pa  3.64×10-4 9.48×10-4
实施例
根据本发明所述的丝网微型过滤元件的制造方法制备了4批丝网微型过滤元件，并分别用于不同类型和规格的伺服阀上。
4批丝网微型过滤元件的结构形式、各层丝网所选择的金属种类、网型、网号如表2所述。
根据结构形式，将各批号选用的各层丝网分别交叉叠加，然后分批进行真空预烧结、轧制和真空烧结，随后定尺切割、卷取和焊接。预烧结轧制和烧结工艺参数如表3所示。最终过滤元件的尺寸规格及具体应用和应用效果如表4所示。表2实施例过滤元件的结构形式、各层所选丝网的金属种类、网型和网号
 批号        结构形式     丝    网金属种类 网型      网号
  1 二层 过滤网     1Cr18Ni9Ti 平纹(MPW) 220#
支承网     1Cr18Ni9Ti 平纹(MPW) 76#
  2 三层 保护网     304不锈钢 平纹方孔网60目
过滤网     304不锈钢 斜纹(MXW) 850
支承网     304不锈钢 平纹(MPW) 76#
  3 三层 保护网     316L不锈钢 平纹(MPW) 76#
过滤网     316L不锈钢 斜纹(MXW) 1250
支承网     316L不锈钢 平纹(MPW) 76#
  4 四层 保护网     1Cr18Ni9Ti 平纹方孔网70目
过滤网     1Cr18Ni9Ti 斜纹(MPW) 630
    支承网     1Cr18Ni9Ti 平纹(MPW) 76#
支承网     1Cr18Ni9Ti 平纹(MPW) 48#
表3实施例过滤元件制造过程中的预烧结、轧制和烧结工艺参数
批号         预烧结          烧结          轧制 轧制厚度mm
 温度(℃)  时间(小时)  温度(℃) 时间(小时) 轧制方式 压下量(％)
    1  1000  1.5  1100  4 冷轧     15     0.77
    2  1150  2  1230  5 冷轧     25     0.70
    3  1200  2  1280  2.5 冷轧     35     0.80
    4  1250  2.5  1300  3 冷轧     55     1.20
    表4实施例过滤元件的尺寸规格性能及用途
批号  规格                     性能  透过能力L/min.cm2，Pa(压缩空气) 用途 精度
尺寸φmm 孔隙度 强度MPa
    1 φ4     65％ 60  2.1×10-2 伺服阀机密机床滤芯 40μm
    2 φ5.5     53％ 90  4.9×10-3 伺服阀滤芯 10μm
    3 φ6.5     41％ 110  4.35×10-3 伺服阀滤芯 5μm
4 φ14 36％ 140 5.7×10-3 伺服阀前级气液过滤用滤芯 20μm

Claims (2)

1、一种丝网微型过滤元件的制造方法，其工序包括选配丝网和确定层次、预烧结、轧制、烧结、定尺切割、卷管和焊接，其特征在于：
(1)、将所选择的丝网，根据所确定的层次，依次将各层丝网交叉叠加，然后放入真空或保护气氛下的烧结炉中进行预烧结，预烧结工艺参数如下：温度1000～1350℃，时间1～3小时；
(2)、将经预烧结后的丝网待冷却后进行轧制，轧制工艺参数为：冷轧，压下量10～60％。
(3)、将轧制后的丝网放入真空或保护气氛下的烧结炉中进行烧结，烧结工艺参数如下：温度1000～1350℃，时间2～6小时。
(4)、根据所需管式过滤元件的尺寸规格，对经轧制后的丝网进行定尺切割；
(5)、将定尺切割的丝网在卷管机上卷制成管，随后在真空或保护气氛下焊接成管。
2、一种由权利要求1所述的制造方法制备的丝网微型过滤元件，其特征在于该过滤元件用于伺服控制系统伺服阀过滤元件。
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