一种隔膜泵单向阀中的零件及其制造或修复方法技术

本发明专利技术提供一种隔膜泵单向阀中的零件及其制造或修复方法，该零件是在钢制的该零件坯料的表面设置至少两层合金层，内层合金层的硬度低于外层合金层的硬度，最内层合金层的硬度等于或大于坯料的硬度，以使得各合金层的硬度与坯料之间形成硬度梯度；该坯料为零件毛坯或者是被修复的磨损失效的零件。该方法包括粗加工、配合金料、预制合金层和真空熔结四个步骤。本发明专利技术解决了零件附着合金层后无法在获得高的耐磨性的同时又具有耐冲击疲劳性的问题，使得零件的表面硬度和耐疲劳强度相结合的复合性能大大提高。

A component in a one-way valve of diaphragm pump and its manufacture or repair method

The invention provides a diaphragm pump one-way valve parts and manufacture or repair method, the parts are at least two layer alloy layer is arranged on the surface of the parts made of steel billet, the inner alloy layer is lower than the hardness of the alloy layer outer layer hardness, the innermost layer of the alloy layer was equal to or greater than the blank in hardness. The hardness and the blank forming alloy layer hardness gradient; the blank is blank or repaired wear parts. The method consists of four steps: rough machining, matching gold, prefabricated alloy layer and vacuum melting. The invention solves the problem that the alloy can not get high wear resistance and fatigue resistance when it is attached to the alloy layer, so that the composite performance of the surface hardness and fatigue resistance of the parts is greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种隔膜泵单向阀中的零件及其制造或修复方法
本专利技术属于真空熔结零件表面处理
，提供一种通过真空熔结在零件的工作表面附着合金层的零件制造或修复的方法，特别是提供用此方法修复隔膜泵单向阀中的零件的方法，还提供附着合金层的所述零件。
技术介绍
对于表面耐磨和抗疲劳性要求均较高的零件，常用在零件表面设置一层硬度较高的合金层的方法强化，对于损坏的零件，在修复或再制造中也常用这种方法，削去零件表面损坏的表层，再在零件表面附着一层合金层。附着合金层的方法通常是将合金粉末热熔而附着在零件表面上。但是，实践中发现，不管对合金层中合金的配方如何设计调整，如何调整涂覆工艺条件，对于受到交变载荷的某些零件，例如隔膜泵的单向阀，尤其是其中的阀座和阀芯盘，还是会提前失效。隔膜泵是铝化工－氧化铝生产中最核心的输送设备，单向阀是隔膜泵的最主要的消耗备件，其使用寿命的长短，直接影响整个氧化铝生产工艺流程和产量。单向阀的阀芯盘和阀座在使用过程中不仅要承受高温、强碱的侵蚀，还要承受物料的冲刷磨损，在使用周期的后半段，由于阀橡胶密封面的磨损，会使得阀芯盘和阀座之间产生接触和碰撞，因此，阀芯盘和阀座还要承受一定的冲击疲劳。综上所述，阀芯盘、阀座的失效是几种破坏作用形式的交互作用的结果。为抵御这一交互作用，就要求单向阀的阀芯盘和阀座工作面除具备高硬度，高抗腐蚀性外，还要具备较高的抗冲击疲劳性能，即具有优良的综合机械性能。作为隔膜泵单向阀，如寿命过短，造成非正常停机就会给氧化铝生产企业造成重大经济损失，且由于单向阀消耗量大，因此，制造该产品的材料消耗就大，现在绝大多数单向阀的阀芯盘和阀座材质为20CrMnTi或20CrNi，然后经渗碳后热处理，加工成为成品。也有厂家阀座选用GCr15或Cr2等合金工具钢制作，如果单向阀仅使用一个周期就失效报废，那么每年材料的消耗数量是惊人的。因此，现有技术中如何提高隔膜泵的单向阀中阀芯盘和阀座的使用寿命及修复失效后所述零件再循环使用就成为亟待解决的问题。现有技术中对于提高零件表面耐磨、耐蚀，耐冲击、耐疲劳单一性能的手段是成熟的，通常采用在零件工作面上附着合金层，将强度、硬度或耐蚀性较高的合金粉末熔覆在工作表面上，而熔覆的方法有很多，如激光熔覆，等离子喷焊等等。但由于合金层结构的不足以及工艺限制，无法让零件的工作面实现既具备高硬度高耐磨性，同时又具备高的抗冲击疲劳性的复合性能。实际使用中发现，附着有单一耐磨性能高合金层的零件在使用一段时间后还是会出现裂纹及合金层剥落现象而提前失效，其最主要的原因就是原工件基体与合金层即合金硬化层硬度差大致使抗疲劳性能变差所致。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中零件表面附着了合金层后无法在获得高的耐磨性的同时又具有耐冲击疲劳性的问题，提供一种表面硬度和耐疲劳强度相结合的复合性能大大提高的隔膜泵单向阀中的零件。本专利技术的另一个目的在于提供上述零件的制造或修复方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种隔膜泵单向阀中的零件，在钢制的该零件坯料的表面设置至少两层合金层，内层合金层的硬度低于外层合金层的硬度，最内层合金层的硬度等于或大于坯料的硬度，以使得各合金层的硬度与坯料之间形成硬度梯度；该坯料为零件毛坯或者是被修复的磨损失效的零件。进一步地，最外层合金层的厚度大于内层合金层的厚度。所述零件为阀座或阀芯盘。一般而言，如果所述坯料工作面的硬度为洛氏硬度45以下，其上设置三层合金层；如果所述坯料工作面的硬度为洛氏硬度45-55，其上设置二层合金层。如果所述坯料为通过毛坯加工制成的，通常毛坯使用35号钢，或20GrMnTi钢，或20GrNi钢，硬度较小，因此，在该坯料上设置三层合金层；如果所述坯料为修复磨损失效的零件，一般现有隔膜泵单向阀的阀座和阀芯盘，多使用工具钢，例如GGr15钢或Gr2钢制作，硬度较大，因此，在该坯料上设置两层合金层。更具体地，所述三层合金层的成分分别为：第一层：C:0.3-0.4％；Cr:8-12％；B:1.5-3.0％；Si:2.5-4.0％；Fe:9-11％；余量为Ni(78.7-69.6％)；第二层：C:0.3-0.6％；Cr:11-15％；B:2.0-3.0％；Si:3.0-4.5％；Fe:5-17％；余量为Ni(78.7-59.9％)；第三层：C:0.7-1.7％；Cr:15-19％；B:3.0-4.5％；Si:4.0-5.5％；Mo:2.5-5.0％；Fe:5-17％；余量为Ni(69.8-47.3％)。所述两层合金层的成分分别为：第一层：C:0.4-0.75％；Cr:16-18％；B:2.5-3.5％；Si:3.0-4.0％；Fe≤5.0％；余量Ni(73.1-68.75％)；第二层：C:0.7-1.7％；Cr:15-19％；B:3.0-4.5％；Si:4.0-5.5％；Mo:2.5-5.0％；Fe:5-17％；余量为Ni(69.8-47.3％)。上述百分数为重量百分数。本专利技术提供的隔膜泵单向阀中的零件表面合金层主要特点在于为多层合金层且与坯料形成硬度梯度。最外合金层硬度最大，提供所需要的硬度和耐磨性，内部的合金层硬度较低，与坯料基体的硬度较接近，降低了最外合金层与坯料基体硬度差，提高了工作面的耐冲击性能。为了能够获得更好的综合机械性能，各层合金层的硬度优选为：设置三层合金层的，各层的硬度分别为洛氏硬度：第一层38-42，第二层45-55，第三层58-62；或者，设置两层合金层的，各层的硬度分别为洛氏硬度：第一层45-55，第二层58-62。本专利技术提供的上述零件的制造或修复方法是包括如下步骤：步骤1：零件毛坯或待维修零件粗加工成为坯料，粗加工至坯料的工作面达到要求的尺寸，所述工作面至少预留出合金层厚度及加工余量；步骤2：配制各合金层的合金料；步骤3：预制合金层，该合金层为至少两层，将各层合金料依序逐一设置在坯料的工作面上；步骤4：真空熔结，将预制合金层的坯料装入真空炉中加热，使得各合金层固结在坯料的工作面上。优选地，在步骤1中，工作面的表面粗糙度控制在Ra5－7μm。工作面的表面粗糙度例如可以通过喷砂粗化处理达到要求。对于待维修零件，在步骤1中，粗加工包括如下步骤：去除已使用失效的工作面的疲劳层和渗碳层，加工至要求尺寸。在前面的基础上，如果零件工作面上有冲蚀沟、坑，要对冲蚀沟和/或坑用低碳钢焊条进行补焊，焊后加工至要求尺寸。合金粉末的粒度过大不容易融化，过小容易过烧流淌。优选地，步骤2中的合金粉末的粒度为-140－+325目。步骤2中，所使用的合金粉末的熔点为1050－1100℃为宜。在步骤3中，择一地通过如下两种方法在所述坯料工作面上预制合金层：其一，通过手工涂覆的方式将自熔性的所述合金粉末预置在坯料的工作面上，对于手工涂覆方式，在步骤2中增加一个步骤：将各层合金粉末中分别添加粘合剂混合制成合金料浆。更进一步地，可以在每层合金料浆涂覆后增加一道烘干工序。优选地，在步骤3中，通过手工涂覆合金料浆，涂覆后将零件放入烘箱，加热至70-90℃保温1－3小时烘干。需分三次涂覆，并分三次烘干。其二，通过热喷涂的方式将自熔性的所述合金粉末喷涂预置在坯料的工作面上。进一步地，在步骤2中，配制合金料浆中添加的粘合剂优选为松香油，其配比为：合金粉末为92-9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔膜泵单向阀中的零件，其特征在于：在钢制的该零件坯料的表面设置至少两层合金层，内层合金层的硬度低于外层合金层的硬度，最内层合金层的硬度等于或大于坯料的硬度，以使得各合金层的硬度与坯料之间形成硬度梯度；该坯料为零件毛坯或者是被修复的磨损失效的零件。

【技术特征摘要】
1.一种隔膜泵单向阀中的零件，其特征在于：在钢制的该零件坯料的表面设置至少两层合金层，内层合金层的硬度低于外层合金层的硬度，最内层合金层的硬度等于或大于坯料的硬度，以使得各合金层的硬度与坯料之间形成硬度梯度；该坯料为零件毛坯或者是被修复的磨损失效的零件。2.根据权利要求1所述的隔膜泵单向阀中的零件，其特征在于：最外层合金层的厚度大于内层合金层的厚度。3.根据权利要求1至2之一所述的隔膜泵单向阀中的零件，其特征在于：所述零件为隔膜泵单向阀的阀座或阀芯盘。4.根据权利要求1至3之一所述的隔膜泵单向阀中的零件，其特征在于：如果所述坯料为通过毛坯加工制成的，在该坯料上设置三层合金层；如果所述坯料为修复磨损失效的零件，在该坯料上设置两层合金层；和/或，如果所述坯料工作面的硬度为洛氏硬度45以下，其上设置三层合金层；如果所述坯料工作面的硬度为洛氏硬度45-55，其上设置二层合金层。5.根据权利要求4所述的隔膜泵单向阀中的零件，其特征在于：设置的三层合金层的成分分别为：第一层：C:0.3-0.4％；Cr:8-12％；B:1.5-3.0％；Si:2.5-4.0％；Fe:9-11％；余量为Ni；第二层：C:0.3-0.6％；Cr:11-15％；B:2.0-3.0％；Si:3.0-4.5％；Fe:5-17％；余量为Ni；第三层：C:0.7-1.7％；Cr:15-19％；B:3.0-4.5％；Si:4.0-5.5％；Mo:2.5-5.0％；Fe:5-17％；余量为Ni；或者，设置两层合金层的成分分别为：第一层：C:0.4-0.75％；Cr:16-18％；B:2.5-3.5％；Si:3.0-4.0％；Fe≤5.0％；余量Ni；第二层：C:0.7-1.7％；Cr:15-19％；B:3.0-4.5％；Si:4.0-5.5％；Mo:2.5-5.0％；Fe:5-17％；余量为Ni；和/或，设置三层合金层的，各层的硬度分别为洛氏硬度：第一层35-42，第二层45-55，第三层57-62；或者，设置两层合金层的，各层的硬度分别为洛氏硬度：第一层45-55，第二层57-62。6.一种隔膜泵单向阀中的零件的制造或修复方法，其包括如下步骤：步骤1：零件毛坯或待维修零件粗加工成为坯料，粗加工至坯料的工作面达到要求的尺寸，所述工作面至少预留出合金层厚度及加工余量；步骤2：配制各合金层的合金料；步骤3：预制合金层，该合金层为至少两层，将各层合金料依序逐一设置在坯料的工作面上；步骤4：真空熔结，将预制合金层的坯料装入真空炉中加热，使得各合金层固结在坯料的工作面上。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在步骤1中，工作面的表面粗糙度控制在Ra5－7μm；和/或，对于待维修零件，在步骤1中，粗加工包括如下步骤：去除已使用失效的工作面的疲劳层和渗碳层，加工至要求尺寸；和/或，对冲蚀沟和/或坑用低碳钢焊条进行补焊，焊后加工至要求尺寸；和/或，步骤2中的合金粉末的粒度为-140－+325目；和/或，步骤2中的合金粉末的熔点为1050－1100℃；和/或，在步骤3中，择一地通过如下两种方法在所述坯料工作面上预制合金层：其一，通过手工涂覆的方式将自熔性的所述合金粉末预置在坯料的工作面上，对于手工涂覆方式，在步骤2中各层合金粉末分别添加粘合剂混合制成合金料浆；其二，通过热喷涂的方式将自熔性的所述合金粉末喷涂预置在坯料的工作面上。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：步骤3中，如果...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇辉，
申请(专利权)人：王宇辉，
类型：发明
国别省市：贵州,52