一种换向阀中的主阀芯制造技术

本发明专利技术涉及一种换向阀中的主阀芯，属于合金材料加工技术领域。其包括上阀套、下阀套、阀芯，所述下阀套插入上阀套内并与上阀套相连，在上阀套内设置有活塞，所述阀芯位于下阀套内并伸入活塞内，所述上阀套具有一开口且在开口处盖设有端盖，上阀套、下阀套、阀芯的主体部分为合金钢材质，其表层以添加剂进行掺杂，所述添加剂为碳纤维、陶瓷纤维、氮化钛、二氧化硅、碳酸钙中的一种或多种，添加剂占主体总质量的0.2‑0.5wt％。主阀芯上阀套、下阀套、阀芯的主体通过配伍合理的合金钢制成，并在主体表层添加特定的添加剂形成双层防护结构，并在下阀套、上阀套表面设有由复合材料制成的密封圈，使其具有良好的防护能力和侵蚀抵抗能力。

Main valve core of reversing valve

The invention relates to a main valve core of a reversing valve, which belongs to the technical field of alloy material processing. It includes valve sleeve and valve sleeve and spool, the valve sleeve insert the valve sleeve and is connected with the valve sleeve, the valve sleeve is arranged on the piston, the valve is positioned under the valve sleeve and extends into the piston, the valve sleeve has an opening and opening in the cover a cover on the valve cover, valve cover, valve body parts for alloy steel material, the surface doped with additives, the additive is one or more of the carbon fiber, ceramic fiber, titanium nitride, silicon dioxide, calcium carbonate, additives accounted for 0.2 of the total mass of 0.5wt% subject. The main valve on the valve cover, valve sleeve, valve body made of alloy steel by reasonable compatibility, and add specific additives on the body surface to form a double-layer protective structure, and the valve cover, valve sleeve is arranged on the surface of the sealing ring made of composite material, which has protective ability and good erosion resistance the.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种换向阀中的主阀芯。
技术介绍
换向阀又称克里斯阀，阀门的一种，具有多向可调的通道，可适时改变流体流向，可分为手动换向阀、电磁换向阀、电液换向阀等。其主要由阀体、密封组件、凸轮、阀杆、手柄和阀盖等零部件组成。阀门由手柄驱动，通过手柄带动阀杆与凸轮旋转，凸轮具有定位驱动与锁定密封组件的开启与关闭功能。手柄逆时针旋转，两组密封组件分别在凸轮的作用下关闭下端的两个通道，上端的两个通道分别与管道装置的进口相通。反之，上端的两个通道关闭，下端两个通道与管道装置的进口相通，实现了不停车换向。工作时借着阀外的驱动传动机构转动驱动轴，带动摇拐臂，启动阀板，使工作流体时而从左入口通向阀的下部出口，时而从右入口变换通向下部出口，实现了周期变换流向的目的。这种变换阀在石油、化工生产中有着广泛的应用，在合成氨造气系统中最为常用。此外，换向阀还可作成阀瓣式的结构，多用于较小流量的场合。工作时只需转动手轮通过阀瓣来变换工作流体的流向。现有的换向阀通常包括两种：液压式换向阀和手动式换向阀。液压式换向阀通常包括阀套和位于阀套内且与阀套同轴设置的阀杆，阀套的一端设置有工作油口，阀套的另一端设置有控油口，阀套侧壁设置有压力油口和回液油口，其中回液油口靠近控油口，压力油口靠近工作油口，阀杆内沿轴向设置有与工作油口连通的进油通道，阀杆上设置有与进油通道连通的开口；在初始状态时，阀杆上的开口将进油通道和回液油口连通，工作油口和回液油口处于连通状态，此时，压力油口和控油口内输入液压油，控油口内的液压油将阀杆向工作油口方向推动，阀杆上的开口与回液油口断开，工作油口和回液油口处于隔离状态，当阀杆上的开口移动至压力油口处时，阀杆上的开口将压力油口和工作油口连通。手动式换向阀与液压式换向阀的结构基本相同，区别仅在于手动式换向阀设置手柄组件取代控油口来驱动阀杆，手柄组件推动阀杆压力油口和工作油口的连通。换向阀在作为原油、燃油及其它具有较强侵蚀性液体的换向工具时，其工作环境复杂，极易受到环境以及油品中的各种腐蚀性元素的侵蚀，并且在生产应用中极易受到外力的冲击而发生形变等，这种情况在换向阀应用于液体加压输送是尤为危险，此时液体的侵蚀能力显著增强，器件稍有损伤就会无限地放大危害。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐腐蚀性高、表面硬度高的用于换向阀的主阀芯。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种换向阀中的主阀芯，包括上阀套、下阀套、阀芯，所述下阀套插入上阀套内并与上阀套相连，在上阀套内设置有活塞，所述阀芯位于下阀套内并伸入活塞内，所述上阀套具有一开口且在开口处盖设有端盖，所述主阀芯中上阀套、下阀套、阀芯的主体部分为合金钢材质，其表层以添加剂进行掺杂，所述添加剂为碳纤维、陶瓷纤维、氮化钛、二氧化硅、碳酸钙中的一种或多种，添加剂占主体总质量的0.2-0.5wt％。在本专利技术主阀芯中的主要部件上阀套、下阀套、阀芯均采用低掺杂量的添加剂仅仅掺杂在合金的表层结构，实现了低掺杂量下的复杂环境下性能的稳定提升，同时减少了在合金件内部添加剂的含量，而降低内部影响组织结构的“杂质”形态物质的含量，降低晶界应力，从而减少对合金组织稳定性和均匀性的影响。添加剂中存在碳纤维时，其碳化物过渡层的形成，使得组织结合性得到增强，而提升合金适应复杂环境的能力。作为优选，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10-0.15％、Cr：1.5-2.0％、Si：0.22-0.35％、Mn：0.8-1.2％、Al：0.045-0.06％、N：0.03-0.05％、Mo：0.25-0.35％、Cu：0.025-0.04％、S：0.005-0.022％、V：0.08-0.15％、RE：0.08-0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。本专利技术主阀芯上阀套、下阀套、阀芯的主体部分由合金钢制成，该合金钢通过各元素之间产生的协同作用提高主阀芯的综合性能。在合金钢中加入低含量铬的同时，加入Cu、Mn、Mo、Al、Si、V、RE等合金元素，放弃加入镍、钨等贵重金属元素，能够强化基体，获得MoC、VC等特殊碳化物和合金碳化物，从而提高合金钢的组织稳定性。Cu、Al的加入可以提高合金钢的散热性能。Cr、Si、Al能够提高合金钢的抗生长与抗氧化能力。散热性能、抗生长和抗氧化能力的提高又能进一步提高合金钢的高温性能，使其在高温环境下使用的寿命有所提高。Mn、Si等元素的加入能够提高钢液的流动性。稀土的影响与合金元素进行配合，进一步提高主阀芯合金钢的强韧性，使其表面硬度高，内部具有韧性。在本专利技术上阀套、下阀套、阀芯所用的合金钢中若碳含量过低，在加工中会严重影响强度和硬度，若碳含量过高，塑性低，还会影响后续的成型及电镀过程中的性能，造成开裂等问题。为了避免在渗层中发生内氧化形成“黑色网状组织”缺陷，本专利技术合金钢中Si含量要求控制在0.22-0.35％。当加入0.22-0.35％Si可以提高主阀芯的强度，若Si含量低于0.22％，则会影响主阀芯的屈服强度。尽管Mn是固溶强化元素，但在本专利技术合金钢中，若锰含量大于1.2％，则会大幅度降低主阀芯的塑性和韧性。主阀芯合金钢的耐热性随着Mo含量的增加而增强，此外Cr、Si、Al都可生成致密的氧化物，形成保护膜。铝是最基本、最有效的细化晶粒元素，在钢中主要以AlN形式存在。AlN主要分布于晶界，起到钉扎晶界阻止晶粒长大的作用。当合金钢中铝含量较高，但氮含量较低时，则不能形成足够的AlN使其均匀的分布于奥氏体晶界。AlN数量较少必然导致其分布较多的位置钉扎晶界作用明显，较少的位置则不能钉扎晶界阻止奥氏体晶粒的长大，这也是产生混晶，即晶粒局部异常长大的主要原因。本专利技术合金钢中加入0.08-0.15％V细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒不仅是强化合物形成元素，还是钢材优良的脱氧剂，能与碳的结合，形成高熔点、高硬度、高弥散度且稳定的VC碳化物，且0.08-0.15％V与0.8-1.2％Mn起协同作用，共同提高钢的强度和硬度，其原因在于V与Mn配合使用不仅可以细化晶粒，还可以得到更高体积分数的弥散分布析出颗粒，同时起到细晶强化和弥散强化的作用，还可以提高主阀芯的强度、韧性以及抗腐蚀能力。且本专利技术主阀芯合金钢中由于0.08-0.15％稀土的存在，与0.08-0.15％V一起增强了合金钢组织细化的程度，从而使其扩散系数降低，减轻其氧化程度。同时碳化物在回火的过程中析出速度和长大速度都较为缓慢，提高了钢的强度和抗回火稳定性。未加入稀土时，合金钢组织非常不均匀，相对碳化合物尺寸较大，网状二次碳化合物较为明显。加入少量的稀土时，合金钢二次碳化合物断网明显。稀土含量越高，组织越来越均匀，越来越细。稀土含量的增加使得碳化合物支晶和莱氏体网格越来越细，进而提高合金钢的冲击韧性。一般的合金钢中，硫、磷等杂质元素的非金属夹杂会破坏钢的基体连续性，在静载荷和动载荷的作用下，往往成为裂纹的起点，影响合金钢的性能，但是本专利技术为了提高主阀芯切削性，需要添加一定的硫含量。作为优选，RE中按占RE总质量计：Ce48-55％，La30-32％，Pr3-5％，余量为Nd及不可避免的杂质。稀土元素与氧、硫有很大的亲和力，加入钢液中的稀土将依次与氧和硫作用，作用产物随熔渣排出，剩余部分作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换向阀中的主阀芯，包括上阀套、下阀套、阀芯，其特征在于，所述下阀套插入上阀套内并与上阀套相连，在上阀套内设置有活塞，所述阀芯位于下阀套内并伸入活塞内，所述上阀套具有一开口且在开口处盖设有端盖，所述上阀套、下阀套、阀芯的主体部分均为合金钢材质，其表层以添加剂进行掺杂，所述添加剂为碳纤维、陶瓷纤维、氮化钛、二氧化硅、碳酸钙中的一种或多种，添加剂占主体总质量的0.2‑0.5wt％。

【技术特征摘要】
1.一种换向阀中的主阀芯，包括上阀套、下阀套、阀芯，其特征在于，所述下阀套插入上阀套内并与上阀套相连，在上阀套内设置有活塞，所述阀芯位于下阀套内并伸入活塞内，所述上阀套具有一开口且在开口处盖设有端盖，所述上阀套、下阀套、阀芯的主体部分均为合金钢材质，其表层以添加剂进行掺杂，所述添加剂为碳纤维、陶瓷纤维、氮化钛、二氧化硅、碳酸钙中的一种或多种，添加剂占主体总质量的0.2-0.5wt％。2.根据权利要求1所述的换向阀中的主阀芯，其特征在于，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10-0.15％、Cr：1.5-2.0％、Si：0.22-0.35％、Mn：0.8-1.2％、Al：0.045-0.06％、N：0.03-0.05％、Mo：0.25-0.35％、Cu：0.025-0.04％、S：0.005-0.022％、V：0.08-0.15％、RE：0.08-0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。3.根据权利要求2所述的换向阀中的主阀芯，其特征在于，RE中按占RE总质量计：Ce4...

【专利技术属性】
技术研发人员：应永华，程可捷，陈海斌，周静松，
申请(专利权)人：宁波长壁流体动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33