CN205715900U - 一种激光组合制造煤化工用硬密封球阀 - Google Patents
一种激光组合制造煤化工用硬密封球阀 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205715900U CN205715900U CN201620339306.4U CN201620339306U CN205715900U CN 205715900 U CN205715900 U CN 205715900U CN 201620339306 U CN201620339306 U CN 201620339306U CN 205715900 U CN205715900 U CN 205715900U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- ball valve
- spheroid
- combination
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 31
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 25
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 17
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010309 melting process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 34
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 22
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 20
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 2
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 2
- 241001661355 Synapsis Species 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 2
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010286 high velocity air fuel Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 2
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 241000222065 Lycoperdon Species 0.000 description 1
- 241000768494 Polymorphum Species 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- QFXZANXYUCUTQH-UHFFFAOYSA-N ethynol Chemical group OC#C QFXZANXYUCUTQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007749 high velocity oxygen fuel spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
本实用新型公开一种激光组合制造煤化工用硬密封球阀，所述煤化工用硬密封球阀包括阀体、球体和阀座，阀体内套设有球体，阀体与球体接触处设有阀座，所述球体上设有一流道，所述阀座和阀体在对应所述流道两端的位置上设有开口，在球体流道两端及球体与阀座接触处分别设置铣槽，在铣槽内涂覆激光组合制造合金涂层；在实际使用中球阀不需加热，在硬度、耐磨、韧性、耐冲击方面的性能上比基材SS316有很大的提升；熔覆工艺适应性宽，重复性一致，操作性强，完全可用于球阀密封面部位的强化与再制造，工艺简单可靠，大幅度延长了煤制油化工球阀的使用寿命与可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种耐磨煤化工用硬密封球阀，特别涉及一种激光合金组合制造耐磨煤化工用硬密封球阀。
背景技术
煤制油化工在我国尚属新兴产业，但是煤制油和煤化工在中国的发展却是迅猛而深入。煤液化分为直接液化和间接液化，无论是直接液化还是间接液化，工艺介质中不仅有煤粉，而且还含有H2S、H2、O2、CO、NH3、CO2、Clˉ等易燃易爆及腐蚀性介质。由于液化煤复杂的成分与工况的要求，对其装置中使用的阀门从材料到制造都会提出一些特殊的要求。在煤制油化工上，采用大量的金属硬密封球阀，直接液化上采用的金属硬密封耐磨阀门在使用过程中极容易出现高温抱死、高温泄漏、冷态阀门无法启闭的现象。常温常压状态下，有些阀门由于频繁开启或处于半开关状态，以至快速毁损，寿命极低。
鉴于煤制油化工阀门对材料性能的高要求，钴基合金以其材料耐高温、耐磨损、耐腐蚀性能而被广泛用于阀门行业中。但目前，国内外在高品质阀门上均采用表面堆焊强化处理、超音速火焰喷涂、等离子喷涂等工艺。堆焊工艺多为氧-乙炔火焰堆焊，这种堆焊方法生产效率低而且热影响区大，稀释率大，焊接质量不稳定，废品率高达6％～10％。超音速火焰喷涂(HVOF)技术也广泛用于阀门表面的涂层，但超音速火焰喷涂涂层由于涂层较高的孔隙率、高压蒸汽的渗透、涂层与基体的结合强度较低、残余应力的存在，涂层质量普遍不高。等离子喷涂以其零件无变形不改变基体金属的热处理性质、涂层的种类多、工艺稳定涂层质量高等特点在高性能阀门上的应用也很广泛，但等离子喷涂的涂层一直存在一些问题：涂层与界面结合强度偏低、涂层的表面粗糙度较大，耐应变性差，在交变弯曲应力或重载条件下易引起涂层剥落、涂层的孔隙率高，显微硬度低，降低了涂层的耐磨性。
激光组合制造是在零件的关键部位进行选区性材料的成形，进行优化结构设计、优化选材及优化制造，激光组合制造更强调与基体材质的不同，多组元功能性结构，实现异质材料的结合，以及制造层内部材料的梯度变化，亦可以利用报废的部件作为母体，实现全生命周期的循环利用，并节材降耗。实现了材料组合、方法组合和功能组合。随着煤制油化工行业的不断发展，球阀使用环境的日益苛刻，常用工艺下球阀表面处理因磨损或涂层与基体结合力不足等问题使得使用寿命不高。而激光组合制造由于是在零件的关键部位进行选区性材料的成形，可以利用报废零件作为母体进行激光组合再制造，所以激光组合制造的这些特性使其很适合在球阀密封面强化与再制造上使用。本实用新型中激光组合制造阀门密封面在合适的参数下可以获得常规工艺处理很难获得高硬度、高结合力、耐腐蚀、耐磨损与擦伤的密封面熔覆层，从而能够有效延长阀门的使用寿命。
发明内容
本实用新型提供一种激光组合制造煤化工用硬密封球阀，在球阀易失效部位，如密封面或因各类磨损、表面擦伤、微裂纹引起的损伤部位采用预设工艺进行激光组合制造，经激光组合制造处理后的球阀具备高硬度、耐磨损与擦伤、耐冲击，从而延长球阀的使用寿命。
本实用新型的技术方案：
本实用新型提供一种激光组合制造煤化工用硬密封球阀，所述煤化工用硬密封球阀包括阀体、球体和阀座，阀体内套设有球体，阀体与球体接触处设有阀座，所述球体上设有一流道，所述阀座和阀体在对应所述流道两端的位置上设有开口，在球体流道两端及球体与阀座接触处(即工作轨迹接触面)分别设置铣槽，在铣槽内涂覆激光组合制造合金涂层。
进一步，所述铣槽深度为0.2-1.5mm，更优选0.5mm。
进一步，所述铣槽宽度为5-15mm，优选10mm。
进一步，所述球阀的基材为不锈钢SS316。
进一步，所述激光组合制造合金涂层的涂覆厚度为0.5-2mm(优选0.7～0.9mm)。
所述激光组合制造合金涂层可以是激光熔覆常用Co基、Fe基和Ni基合金粉末，更优选激光组合制造专用合金粉末，所述激光组合制造专用合金粉末由如下质量配比的原料组成：碳(C)1.8～2.0％，铬(Cr)28～31％，钨(W)8～10％，钼(Mo)2-3％，镍(Ni)3～4％，铁(Fe)3～5％，硅(Si)1～2％，锰(Mn)1～2％，硼(B)0.1～1％，钴(Co)余量。
进一步，优选所述激光合金混合物由如下质量配比的原料组成：碳1.8％，铬29.5％，钨8.8％，钼3％，镍3.3％，铁4.4％，硅1.7％，锰1.7％，硼0.7％，钴45.1％。
进一步，优选所述合金粉末由如下质量配比的原料组成：碳2％，铬31％，钨9.9％，钼3％，镍4％，铁5％，硅2％，锰2％，硼1％，钴40.1％。
所述的具有高硬度、抗磨损与擦伤、耐腐蚀的激光合金混合物成分设计原理为：
(1)碳C：1.8～2.0％
当碳含量增加时，可以和其他合金元素形成不同的碳化物等硬质相。如与W形成M3C、M6C等，与Cr元素形成M7C3，M23C6等碳化物，从而达到强化熔覆层的效果。由于煤制油化工硬密封阀门密封面与高温介质相接触，受到磨损与冲击，因此激光组合制造后的材料应该具有高硬度、耐磨、耐擦伤等性能。所以混合物合金设计的碳含量较高。
(2)铬Cr：28～29％
Cr元素的添加主要是为了在Co基合金中形成富铬碳化物。高的Cr含量有助于涂层抵抗腐蚀与氧化。
(3)钨W：8～10％
W元素会对涂层提供额外的强化，由于其较大的原子尺寸，当它固溶在基体中时，可以阻碍位错移动。它也会形成碳化物，弥散分布于涂层当中，形成耐磨硬质相。
(4)钼Mo：2-3％
Mo的熔点为2620℃，其原子结合力强，在涂层中会与Co形成强化相Co3Mo的金属间化合物。Mo的热膨胀系数小，导热性好，在涂层中加入Mo，可以使涂层的强度、韧性、耐热性大幅度提高。
本实用新型所述涂覆方法为：将激光组合制造专用合金粉末研磨至100～325目，由惰性气体送粉，采用半导体激光器与同轴送粉的熔覆方式将激光组合制造专用合金粉末涂覆在铣槽内。所述半导体激光器的功率为1.5～1.9KW，激光扫描速度为240～360mm/min。所述送粉量为10～15g/min，熔覆道次之间的搭接率为40-60％(优选50％)。所述球阀为不锈钢SS316(也可适用于其它牌号不锈钢)制备而成。
所述激光组合制造专用合金粉末制备方法为：将配方量的激光组合制造专用合金粉末的各组分混合，放置在200℃烘箱内烘烤2h；将烘烤后的混合物放入频感应炉(优选JZ-500/2，宁波市鄞州国辉电子技术有限公司)中，电炉的温度用热电偶测量，经过2h的熔化后，当合金完全熔融且恒定在过热度150℃时，进行制粉；喷粉完成后，出粉并用酒精除去水分，200℃烘干后过100-325目筛，即为激光组合制造专用合金粉末。
所述激光组合制造专用合金粉末在实际使用中不需要预热，可在合适的参数下获得高硬度、抗磨损、耐高温、耐擦伤的球阀密封面熔覆层，且制造工艺适应性较宽，重复性一致，完全可用于球阀密封部位的修复与再制造。熔覆层主要依靠Cr7C3、(Co,W)6C与金属间化合物Co3Mo形成的共晶组织进行强化。在球阀易失效部位(即工作轨迹)进行激光组合制造选区成型。这种工艺在保证密封面密封的情况下最大程度的节省了昂贵材料，可以充分发挥激光组合制造选区成型的优势。
作为优选，所述工件为球阀的球体，在激光组合制造前，对球体设置铣槽，在铣去的部位进行激光组合制造合金粉末熔覆。经激光组合制造后，虽然激光组合制造的材料与基材不同，属于异质材料的结合，但熔覆层与基体结合良好，无气孔、夹杂、裂纹等缺陷出现。熔覆层内存在多种碳化物与金属间化合物等强化相，致熔覆层硬度高达HRC52。并且此工艺的适应范围广。具有很强的实用性。
本实用新型有益效果主要体现在：本实用新型所述激光组合制造煤化工用硬密封球阀中的激光组合制造专用合金涂层与基体呈冶金结合、组织均匀、表面形貌良好的涂层。在实际使用中球阀不需加热，在硬度、耐磨、韧性、耐冲击方面的性能上比基材SS316有很大的提升。该熔覆层具有较高的硬度、耐磨性、韧性和抗冲击性能，综合性能优异。熔覆工艺适应性宽，重复性一致，操作性强，完全可用于球阀密封面部位的强化与再制造，工艺简单可靠。大幅度延长了煤制油化工球阀的使用寿命与可靠性。
附图说明
图1为球阀装配图，其中1为球体，2为阀座，3为阀体。
图2为开槽球阀主视图半剖图，4为阀杆连接槽，5为球体与阀座接触处铣槽、球体流道两端铣槽，6为阀门流道。
图3为开槽球阀左视图，5为球体与阀座接触处铣槽、球体流道两端铣槽，6为阀门流道。
图4为激光组合制造层与SS316基体摩擦系数对比。
图5激光组合制造层扫描电镜图片。
图6激光组合制造层XRD分析。
图7为球阀密封面实体熔覆示意图。
具体实施方式
实施例1
参照附图1、图2、图3和图7。
一种激光组合制造煤化工用硬密封球阀，所述煤化工用硬密封球阀包括阀体3、球体1和阀座2，阀体3内套设有球体1，阀体3与球体1接触处设有阀座2，所述球体1上设有一流道6，在球体流道6两端及球体与阀座接触处分别设置铣槽5，在铣槽内涂覆激光组合制造合金涂层。
所述铣槽深度为0.5mm。
所述球阀的基材为不锈钢SS316。
所述激光组合制造专用合金涂层的涂覆厚度为0.5mm，宽度为10mm。
实施例2 激光组合制造专用合金粉末
(1)激光组合制造专用合金粉末总质量7kg，质量组成为，C：1.8wt％，Cr：28.1wt％，Mo：2wt％，W：8.3wt％，Ni：3.1wt％，Fe：3wt％，Si：1wt％，Mn：1wt％，B：0.1wt％，Co：51.6％。
(2)按步骤(1)配方量，分别称量各个组分，混合，放置在200℃烘箱内烘烤2h；
(3)将步骤(2)烘烤后的混合物7kg放入宁波市鄞州国辉电子技术有限公司生产的JZ-500/2中频感应炉中，电炉的温度用热电偶测量，经过2h的熔化后，当合金完全熔融且恒定在过热度150℃时，进行制粉；喷粉完成后，出粉并用酒精除去水分，200℃烘干后过100-325目筛，密封待用。
实施例3 激光组合制造专用合金粉末
激光组合制造专用合金粉末质量组成为C：2.0wt％，Cr：31wt％，Mo：3wt％，W：9.9wt％，Ni:4wt％，Fe：5wt％，Si：2wt％，Mn：2wt％，B：1wt％，Co：40.1％。其他操作同实施例1，获得激光组合制造专用合金粉末7kg。
实施例4 激光组合制造专用合金粉末
激光组合制造专用合金粉末质量组成为C：1.9wt％，Cr：29.5wt％，Mo：2.5wt％，W：9wt％，Ni:3.5wt％，Fe：4wt％，Si：1.5wt％，Mn：1.5wt％，B：0.5wt％，Co：46.1％。其他操作同实施例1，获得激光组合制造专用合金粉末7kg。
实施例5 激光组合制造专用合金粉末的应用
将实施例2制备的激光组合制造专用合金粉末放入沸腾式送粉器中。采用两机械臂相配合的方式进行实施例1所述球体铣槽恒焦距、恒线速度的激光熔覆，在熔覆过程中始终保持熔覆面水平并与送粉头轴线垂直。球体铣槽激光熔覆工艺参数调整至：
a、激光功率至1.5KW，扫描速度为4mm/s，送粉量为10g/min，保护气压力为0.2MPa，激光光斑直径为4mm；搭接率为50％。
b、激光功率至1.7KW，扫描速度为5mm/s，送粉量为13g/min，保护气压力为0.2MPa，激光光斑直径为4mm；搭接率为50％。
c、激光功率至1.9KW，扫描速度为15mm/s，送粉量为15g/min，保护气压力为0.2MPa，激光光斑直径为4mm；搭接率为50％。
(3)激光熔覆之后，磨床加工至工作尺寸。
经装机后擦伤试验机检测，阀门开/关时间每次均为20秒，按WI-0916要求进行密封泄漏测试：气80psi保持120s；水315psi保持120s。规定开关闭次数下，相比传统化学镀镍(ENP)工艺5000次已出现泄露，激光组合制造专用合金粉末熔覆球体在规定的次数内，水与气均无泄露出现，如表2所示。
进行了50余组的试验，择优选取激光组合制造工艺参数值如表1所述，在表1所述激光组合制造工艺参数之下均可获得满意的熔覆层，硬度可达到HRC50～52；
试样采用HT-600高温摩擦磨损试验进行高温磨损测试，400℃高温磨损试验中，其摩擦系数曲线表明其耐磨损性能相比基体得到明显改善，如图4所示。
熔覆层的扫描电镜显微组织如图5所示，可以看到涂层中主要存在灰色、黑色、白色三种颜色的组织，对涂层进行EDS分析发现灰色为富Co区域，黑色为富Cr区域、白色为富W和富Mo区域。对涂层进行XRD分析，如图6所示。发现富Co区域主要相是fcc面心立方Co基固溶体，富Cr区域主要相是Cr7C3，富W区域主要相为(Co,W)6C。
上述结果表明：经激光组合制造后，虽然激光组合制造的材料与基材不同，属于异质材料的结合，但熔覆层与基体结合良好，无气孔、夹杂、裂纹等缺陷出现。熔覆层内存在多种碳化物与金属间化合物等强化相，致熔覆层硬度高达HRC52。并且此工艺的适应范围广。具有很强的实用性。
如图7所示为在实体球体上的激光组合制造实例，可以看到，熔覆层几何形貌良好。
实施例6：
采用实施例3制备的激光组合制造专用合金粉末，按实施例1所述球体铣槽待熔覆部位编制程序，调整激光工艺：
a、激光功率至1.6KW，扫描速度为4mm/s，送粉量为10g/min，保护气压力为0.2MPa，激光光斑直径为4mm；搭接率为50％。
b、激光功率至1.8KW，扫描速度为5mm/s，送粉量为13g/min，保护气压力为0.2MPa，激光光斑直径为4mm；搭接率为50％。其它操作同实施例3。
经装机后擦伤试验机检测，阀门开/关时间每次均为20秒，按WI-0916要求进行密封泄漏测试：气80psi保持120s；水315psi保持120s。规定开关闭次数下，激光组合制造整体熔覆球体，在规定的次数内水与气均无泄露出现，如表3所示。
实施例2，3，4的熔覆层表面质量均良好，经着色探伤均无裂纹出现。经擦伤试验机检测其密封寿命，其结果显示密封寿命提高了3倍以上，寿命长于整体镀镍(ENP)球阀寿命。完全可用于煤制油化工球阀的修复与再制造，可以广泛的推广使用。
表1 激光组合制造工艺参数
表2 激光组合制造球阀与传统ENP球阀擦伤试验对比
表3 激光组合制造开槽球阀与整体熔覆球阀擦伤试验对比
由上述试验可知，采用本实用新型激光组合增材制造合金粉末，在球阀表面进行激光熔覆，比SS316在硬度、耐磨、韧性、耐冲击方面的性能上有很大的提升。该熔覆层具有较高的硬度、耐磨性、韧性和抗冲击性能，综合性能优异，激光组合制造工艺参数范围较广，工艺简单可靠。大幅度的延长了煤制油化工球阀的使用寿命与可靠性。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (7)
1.一种激光组合制造煤化工用硬密封球阀，所述煤化工用硬密封球阀包括阀体、球体和阀座，阀体内套设有球体，阀体与球体接触处设有阀座，所述球体上设有一流道，所述阀座和阀体在对应所述流道两端的位置上设有开口，其特征在于在球体流道两端及球体与阀座接触处分别设置铣槽，在铣槽内涂覆激光组合制造合金涂层。
2.如权利要求1所述激光组合制造煤化工用硬密封球阀，其特征在于所述铣槽深度为0.2-1.5mm。
3.如权利要求1所述激光组合制造煤化工用硬密封球阀，其特征在于所述铣槽宽度为5-15mm。
4.如权利要求1所述激光组合制造煤化工用硬密封球阀，其特征在于所述球阀的基材为不锈钢SS316。
5.如权利要求1所述激光组合制造煤化工用硬密封球阀，其特征在于所述激光组合制造合金涂层的涂覆厚度为0.5～2mm。
6.如权利要求1所述激光组合制造煤化工用硬密封球阀，其特征在于所述激光组合制造合金涂层的涂覆厚度为0.7～0.9mm。
7.如权利要求1所述激光组合制造煤化工用硬密封球阀，其特征在于所述铣槽深度为0.5mm，宽度为10mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620339306.4U CN205715900U (zh) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | 一种激光组合制造煤化工用硬密封球阀 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620339306.4U CN205715900U (zh) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | 一种激光组合制造煤化工用硬密封球阀 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205715900U true CN205715900U (zh) | 2016-11-23 |
Family
ID=57294958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201620339306.4U Expired - Fee Related CN205715900U (zh) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | 一种激光组合制造煤化工用硬密封球阀 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205715900U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113664457A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-19 | 五洲阀门股份有限公司 | 用于一体化球阀的维修方法 |
-
2016
- 2016-04-20 CN CN201620339306.4U patent/CN205715900U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113664457A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-19 | 五洲阀门股份有限公司 | 用于一体化球阀的维修方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105861882B (zh) | 一种激光组合制造专用合金粉末及其在硬密封球阀中的应用 | |
| Rastegar et al. | Alternative to chrome: HVOF cermet coatings for high horse power diesel engines | |
| CN104128600B (zh) | 一种用于热作模具激光组合制造专用粉末及其制造工艺 | |
| CN102352508B (zh) | Trt机组零部件激光熔覆用铁基合金粉末 | |
| CN103233224B (zh) | 一种激光熔覆制备高铬耐磨合金方法 | |
| CN102115882A (zh) | 一种金属基体表面熔覆合金的方法 | |
| CN101109026A (zh) | 一种高炉风口套表面耐磨抗热复合涂层的激光熔焊方法 | |
| CN101717881B (zh) | 一种用于核电阀门密封面强化涂层的无钴镍基合金 | |
| CN108359983B (zh) | 一种离心泵叶轮口环表面耐磨密封覆层及其制备方法 | |
| CN103057207A (zh) | 一种三明治结构复合耐磨衬板 | |
| BRPI1101402A2 (pt) | elemento deslizante | |
| CN109504966A (zh) | 一种气缸盖蠕墨铸铁表面耐磨减摩涂层的制备方法 | |
| CN111455301A (zh) | 一种随钻测量仪器外筒耐磨耐蚀高熵合金梯度复合涂层 | |
| CN106480380A (zh) | 一种激光制造低速重载船用柴油机活塞环槽的铁基合金粉末 | |
| CN109628923A (zh) | 一种球墨铸铁件激光熔覆再制造用铁基合金粉末 | |
| CN109351957A (zh) | 激光熔覆用铁基合金粉末及其制备方法 | |
| CN112063934A (zh) | 一种用于汽轮机转子轴颈修复的激光熔覆铁基合金粉末及制备和应用 | |
| CN105296858A (zh) | 一种高性能发动机进气门及其制备方法 | |
| CN106435565A (zh) | 用于转子轴颈激光再制造的铁基合金粉末及其再制造方法 | |
| CN106555127A (zh) | 一种用于激光制造高速铁路道岔台板的铁基合金粉末 | |
| CN101633992B (zh) | 一种用于金属表面改性的金属柔性布及其制备方法 | |
| CN104404186B (zh) | 一种风口强化功能梯度材料的制造方法 | |
| CN109023351A (zh) | 一种无裂纹激光熔覆非晶涂层的制备方法 | |
| CN205715900U (zh) | 一种激光组合制造煤化工用硬密封球阀 | |
| CN105385978A (zh) | 一种电弧喷涂方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170228 Address after: 310014 Hangzhou city in the lower reaches of the city of Zhejiang Wang Road, No. 18 Patentee after: Zhejiang University of Technology Patentee after: Bray (China) Control System Co., Ltd. Address before: 310014 Hangzhou city in the lower reaches of the city of Zhejiang Wang Road, No. 18 Patentee before: Zhejiang University of Technology |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161123 Termination date: 20170420 |