一種陶瓷球閥用組合式陶瓷球芯及其制作工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種閥門閥芯，屬于通用閥門技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種陶瓷球閥用組合式陶瓷球芯及其制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)各行業(yè)耐磨、耐腐管道上安裝使用的閥門多是金屬密封面閥門，但金屬材料因自身?xiàng)l件的限制，已越來越難以滿足現(xiàn)代工業(yè)高磨損、強(qiáng)腐蝕等惡劣工況的需要，主要表現(xiàn)為磨損泄漏嚴(yán)重、使用壽命短等問題，大大影響了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在此市場(chǎng)需求下，使用陶瓷材料替代金屬材料以制造密封部件和易損部件的陶瓷閥門應(yīng)運(yùn)而生，尤以陶瓷球閥為代表。由于陶瓷球閥采用陶瓷球芯，其高耐磨性及高耐腐蝕性是金屬材質(zhì)制成的閥芯所無法比擬的，故已被廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠、鋼鐵、煤化工、石油、化工、造紙、生物工程等行業(yè)領(lǐng)域。
[0003]然而，陶瓷球芯體制備技術(shù)還存在一定的難度。由于陶瓷球芯壁厚結(jié)構(gòu)并不均勻，兩端端口較薄而中部較厚，這樣在燒結(jié)過程中致密化困難、材料的均勻性較難控制，尤其是對(duì)于大口徑的陶瓷球芯而言，往往容易產(chǎn)生中部壁厚部分不能完全燒結(jié)、內(nèi)部密度低的缺陷，從而使各項(xiàng)性能達(dá)不到指標(biāo)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的解決方案一般是通過提高燒結(jié)溫度或延長(zhǎng)保溫時(shí)間以保證燒結(jié)致密性，但容易造成陶瓷晶粒過度長(zhǎng)大而出現(xiàn)裂口，且對(duì)于口徑大于DN200的陶瓷球芯而言，由于壁厚太厚，自重大，燒結(jié)時(shí)端口無法承受自重，往往易產(chǎn)生裂紋，從而造成成品率下降，因此陶瓷球芯體制作受成型工藝及燒結(jié)工藝的限制，制作大口徑的陶瓷球體比較難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種陶瓷球閥用組合式陶瓷球芯及其制作工藝，采用該組合式陶瓷球芯結(jié)構(gòu)不僅能提高陶瓷球體成品率，而且能實(shí)現(xiàn)大口徑陶瓷球體的制造，拓寬了陶瓷球閥的應(yīng)用范圍。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種陶瓷球閥用組合式陶瓷球芯，球芯體一頂端開設(shè)閥桿孔，球芯體中部設(shè)有流道通孔，所述球芯體由多塊陶瓷構(gòu)件組裝而成。
[0008]所述組成球芯體的各陶瓷構(gòu)件是按若干垂直于所述流道通孔軸線的平面進(jìn)行劃分，各陶瓷構(gòu)件呈環(huán)片狀，環(huán)外緣為球弧面，環(huán)內(nèi)孔尺寸與所述流道通孔尺寸相一致，各相鄰陶瓷構(gòu)件配合疊加組成整體陶瓷球芯體球面與流道通孔結(jié)構(gòu)。
[0009]所述組成球芯體的陶瓷構(gòu)件的數(shù)量為3塊、5塊或以上奇數(shù)塊，其中包括I塊位于中間的球心片構(gòu)件，以及若干分別位于球心片構(gòu)件兩側(cè)對(duì)稱成對(duì)的偶數(shù)塊左、右球帽片構(gòu)件。
[0010]所述球心片構(gòu)件環(huán)外緣面上加工有一與球心片構(gòu)件側(cè)面垂直的平面，所述閥桿孔設(shè)置于所述平面上并對(duì)稱于所述球心片構(gòu)件的中心線，所述閥桿孔為矩形或長(zhǎng)圓形的通孔或盲孔。
[0011 ] 所述流道通孔孔型為O型或V型。
[0012]一種陶瓷球閥用組合式陶瓷球芯的制作工藝，包括以下步驟
[0013]I)原料制備
[0014]將乾穩(wěn)定氧化錯(cuò)、乾穩(wěn)定氧化錯(cuò)熟料、鋁f凡土、氧化鋁、氧化鎂及氧化媽按比例稱量混合均勻，再加入PVA、阿拉伯膠、甘油及去離子水形成混合料，經(jīng)球磨后得到料漿；
[0015]2)噴霧造粒
[0016]上述料漿進(jìn)入噴霧干燥塔造粒，并加入脫模劑；
[0017]3)成型
[0018]得到的顆粒加入到成型模具中進(jìn)行等靜壓成型處理，得到坯體；
[0019]4)粗修
[0020]上述坯體烘干隨爐冷卻至室溫，按球芯各構(gòu)件的形狀和尺寸進(jìn)行粗加工，把毛邊修平；
[0021]5)燒結(jié)
[0022]將粗修坯體放入高溫窯爐中燒結(jié)成型；
[0023]6)組裝
[0024]將上述燒結(jié)成型的各陶瓷構(gòu)件組裝成球芯體；
[0025]7)精加工
[0026]將上述組裝后的球芯體精加工至要求的尺寸及圓度。
[0027]燒結(jié)的具體步驟為，將粗修坯體放入高溫窯爐中1450?1680°C燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)間為8?9小時(shí)。
[0028]在燒結(jié)的步驟中將坯體放入窯爐后，抽真空使窯爐內(nèi)的真空度< 10 2Hibar后，充入氬氣，在氬氣保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)的升溫速度為0.5?8°C /min，燒結(jié)時(shí)間結(jié)束后隨爐冷卻至室溫再進(jìn)行精加工。
[0029]原料制備步驟中，按重量份數(shù)比，釔穩(wěn)定氧化鋯取50?83份，釔穩(wěn)定氧化鋯熟料取5?40份，鋁釩土取0.5?8份，氧化鋁取0.1?0.5份，氧化鎂取0.03?0.2份，氧化鈣取0.01?0.25份，PVA取0.5?3.5份，阿拉伯膠取0.1?2份，甘油取0.1?1.5份，去離子水取123?130份，球磨時(shí)間為12?38小時(shí)，球磨機(jī)磨介與混合料的重量比為2.5:
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[0030]噴霧造粒步驟中的脫模劑為硬脂酸鎂，硬脂酸鎂的質(zhì)量為原料總質(zhì)量的0.2?0.
[0031]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0032]本發(fā)明全陶瓷構(gòu)件結(jié)構(gòu)劃分簡(jiǎn)單合理，各片狀陶瓷構(gòu)件分別制備時(shí)厚度差小，使得各部位能夠均勻燒結(jié)，且可根據(jù)需要進(jìn)行二次燒成工藝，提高了成品率，擺脫了傳統(tǒng)陶瓷球芯燒結(jié)工藝條件的限制，生產(chǎn)過程可操作性高，可實(shí)現(xiàn)口徑大于DN150，乃至大于DN200的陶瓷球芯的制造，尤其適用于大口徑陶瓷球閥的生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0033]圖1為實(shí)施例1之DN300 口徑球閥用組合式陶瓷球芯結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖2為球閥用組合式陶瓷球芯中間球心片構(gòu)件結(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖3為實(shí)施例2之DN500 口徑球閥用組合式陶瓷球芯結(jié)構(gòu)圖。
[0036]圖4為實(shí)施例2之中間球心片構(gòu)件示意圖。
[0037]圖5為實(shí)施例3之DN800 口徑球閥用組合式陶瓷球芯結(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖6為本發(fā)明陶瓷球閥用組合式陶瓷球芯的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0040]圖1為實(shí)施例1之DN300 口徑球閥用組合式陶瓷球芯結(jié)構(gòu)圖。圖中所示的陶瓷球閥閥芯口徑尺寸為DN300，球芯中部設(shè)有圓柱形流道通孔，由沿兩個(gè)垂直于所述流道通孔軸線的平面劃分而成的三片陶瓷構(gòu)件構(gòu)成。各陶瓷構(gòu)件以氧化鋯陶瓷或氧化鋁陶瓷或氧化鋁增韌氧化鋯陶瓷制成，各陶瓷構(gòu)件呈環(huán)片狀，環(huán)外緣為球弧面，環(huán)內(nèi)孔尺寸與所述流道通孔尺寸相一致，各相鄰陶瓷構(gòu)件通過膠粘、釬焊、熔焊工藝或者二次燒成的方法結(jié)合為一體，形成陶瓷球芯體球面與圓柱形流道通孔。
[0041]圖2為實(shí)施例1之中間球心片構(gòu)件示意圖。如圖所示，所述球心片構(gòu)件環(huán)外緣面上加工有一與球心片構(gòu)件側(cè)面垂直的平面，所述閥桿孔設(shè)置于所述平面上并對(duì)稱于所述球心片構(gòu)的中心線，本實(shí)施例中閥桿孔為長(zhǎng)圓形通孔。
[0042]圖3為實(shí)施例2之DN500 口徑球閥用組合式陶瓷球芯結(jié)構(gòu)圖。與實(shí)施例1不同之處在于陶瓷球閥閥芯的口徑及組成陶瓷閥芯的陶瓷塊數(shù)量不同；閥門孔形狀不同；流道通孔形狀不同。本實(shí)施例中陶瓷球閥閥芯的口徑為DN500，由5塊陶瓷塊組成；閥門孔形狀為矩形盲孔；流道通孔為V形，見圖4的實(shí)施例2之中間球心片構(gòu)件示意圖。
[0043]圖5為實(shí)施例3之DN800 口徑球閥用組合式陶瓷球芯結(jié)構(gòu)圖。與實(shí)施例1不同之處在于陶瓷球閥閥芯的口徑及組成陶瓷閥芯的陶瓷塊數(shù)量不同，本實(shí)施例中陶瓷球閥閥芯的口徑為DN800，由9塊陶瓷塊組成。
[0044]采用上述實(shí)施例中分體式陶瓷球芯結(jié)構(gòu)后各陶瓷塊自重輕、厚度薄、中心與邊緣的厚度差小，使得陶瓷塊各部位能均勻燒結(jié)，使得陶瓷球體的生產(chǎn)制作工藝簡(jiǎn)易化，生產(chǎn)過程可操作性提高，利于實(shí)現(xiàn)大口徑陶瓷球閥的制造。當(dāng)然，陶瓷構(gòu)件的劃分也可以沿其它合理方向進(jìn)行，陶瓷構(gòu)件的數(shù)量也可根據(jù)所組成陶瓷球體的大小進(jìn)行靈活調(diào)整，設(shè)計(jì)成使各陶瓷構(gòu)件均容易燒結(jié)、加工的厚度。
[0045]本發(fā)明還提供了一種球閥用組合式陶瓷球芯的制作工藝，結(jié)合圖6所示，