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陶瓷阀门,还是氧化锆的好!
2019年12月31日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:351
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阀门是被用来开闭管路、控制流向、调节和控制输送介质的参数(温度、压力和流量)的管路附件,在现代工业中随处可见。虽然传统阀门采用金属材质居多,但在一些复杂、恶劣的工况下,金属已经不能胜任这份工作,须由具备高强、超硬、耐温、耐腐的先进陶瓷材料来替代。

 

陶瓷阀门的优势

目前在阀门行业,特别是控制阀中占主导地位的是球阀和蝶阀。受结构和形状的限制,在设计和制造陶瓷球阀和蝶阀时就不宜采用镶嵌、粘结等方式,目前最可行和可靠的方法是采用整体实芯式陶瓷结构来制备全陶瓷阀门。

目前通过对陶瓷材料力学性能各方面的综合比较发现,增韧氧化锆(ZrO2陶瓷材料具有更出众和均衡的优势,因此制造陶瓷球阀、蝶阀时,基本都采用氧化锆陶瓷作为主要材料。氧化锆陶瓷材料的陶瓷阀门具有以下特点:

①稳定的化学性质,能经受现有大多数腐蚀性介质的侵蚀。

②较高的强度,硬度达到87 HRA,抗弯强度≥1 150 MPa,断裂韧性最高达35 M Pa·m1/2

③良好的可加工性,可实现超净加工,以此可极大地降低陶瓷阀门的开启扭矩。

④与金属材料相近的膨胀系数,可实现在各种温度环境下和金属材料配合的同步。

⑤极好的抗热震性能,ΔT (℃) ≥250 。

 

圆度精度高、表面质量好的氧化锆陶瓷球芯球在与阀座对研后,不仅可使球阀的寿命显著增长,而且利用自身的自滑润性,还可以取得轻巧的扭矩和良好的密封性能。陶瓷阀门结合了结构陶瓷和球阀的双重优点,有效扩大了球阀的使用范围,不但可以作切断阀用,还可以通过改变球芯通孔的形状,获得不同的流量特性,在苛刻工况条件下作调节阀使用。

陶瓷球芯的加工难度

稳定的陶瓷球芯要求生产厂家必须要有稳定的制粉、压制成型、烧结及加工等生产技术,而且还须具备严密和完善的质量控制体系,以最大幅度减少缺陷概率,提升产品的可靠性。

除此之外,氧化锆陶瓷难于成型,烧结的收缩率较大,特别是V形球阀、蝶阀等复杂形状的陶瓷零件,极易在这些过程中形成缺陷并最终影响产品的质量。因此在结构设计时须尽量避免设计成直角或尖角等容易产生应力的结构,壁厚也要尽可能大而且均匀。同时,陶瓷的硬度高,加工手段少、难度大。对于开关型和调节型陶瓷阀门来说,必须要确保陶瓷件的尺寸公差、形位公差和配合精度,才能有效提高阀门的密封性以及零配件的互换和配套能力。

资料来源:

陶瓷阀门的特点及其应用前景,谢东,谢文成。

新型结构陶瓷球阀及其在现代煤化工中的应用,冯永海,袁向阳,张军录。

粉体圈 小榆整理


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