一種不鏽鋼閥的製造方法
2023-06-14 19:19:06 2
一種不鏽鋼閥的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種不鏽鋼閥的製造方法，其閥座、閥蓋、閥芯、或氣門帽中的至少一個採用不鏽鋼鑄造工藝製成，步驟包括：(1)制樹脂砂模：根據產品的內孔形狀以及外觀形狀採用樹脂砂製備內芯和外模；(2)塗料：在內芯外表面和外模內表面塗覆耐高溫塗料，乾燥；(3)澆註：熔融不鏽鋼，注入內芯和外模之間空間構成的型腔中；(4)開模：降溫後開模取出不鏽鋼鑄件；(5)鑄件清理、機械加工，得不鏽鋼成品。本發明通過改變製備工藝，使不鏽鋼材質得以用於製備閥，例如不鏽鋼截止閥、水閥等，其工藝簡單易行，所得產品質量穩定，不會出現應力裂紋導致的洩露，環保且更耐腐蝕。
【專利說明】一種不鏽鋼閥的製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及閥領域，特別是一種不鏽鋼閥的製造方法。
【背景技術】
[0002]現有閥，例如截止閥由閥座、閥蓋、閥芯、氣門帽等組成。由於閥座通常形狀複雜，考慮到製造成本，一般採用延展性極好的材料進行熱鍛，同時需要考慮截止閥的防鏽性(例如應用在空調室外機)，所以現有截止閥一般採用黃銅或不鏽鋼。
[0003]不鏽鋼的楊氏模量約為黃銅的2倍，因此鍛造時黃銅所需要的力遠小於不鏽鋼。從延展性方面進行對比，600°C左右時黃銅遠好於不鏽鋼四倍以上。研宄中發現，不鏽鋼應力及組織變化大，不利於鍛造，即使溫度在900°C以上，延展性有所提高，但仍不如黃銅，加工難度很大。因此目前大部分的截止閥還是以黃銅為主。
[0004]但是黃銅材料一般含鉛，不符合越來越高的環保要求，而鍛造工藝本身又會令到黃銅材料硬化，應力集中，組織發生變化，易產生應力裂紋從而導致洩露，且其耐腐蝕性低於不鏽鋼。因此，如何開發出一種工藝能使不鏽鋼得以廣泛應用於截止閥上成為業內研宄的重要方向。
【發明內容】
[0005]為解決上述問題，本發明的目的是提供一種不鏽鋼閥的製造方法，其工藝簡單，加工容易，產品質量穩定。
[0006]本發明的目的是這樣實現的:一種不鏽鋼閥的製造方法，其閥座、閥蓋、閥芯、或氣門帽中的至少一個採用不鏽鋼鑄造工藝製成，步驟包括:(1)制樹脂砂模:根據產品的內孔形狀以及外觀形狀採用樹脂砂製備內芯和外模；(2)塗料:在內芯外表面和外模內表面塗覆耐高溫塗料，乾燥；(3)澆注:熔融不鏽鋼，注入內芯和外模之間空間構成的型腔中；(4)開模:降溫後開模取出不鏽鋼鑄件；(5)鑄件清理、機械加工，得不鏽鋼成品。
[0007]所述步驟(I)中，樹脂砂為耐高溫砂與粘合劑的混合物，根據內芯和外模的形狀製作模具；通過射砂工藝向模具內腔射入樹脂砂，對模具加熱180?400°C，3?60秒令樹脂砂模成型，或者，採用自然風乾的方式令樹脂砂模成型；開模，取出內芯、外模。
[0008]所述步驟⑴中的內芯和外模為一體製成的，或者，內芯和外模是分體製得的，再通過粘結或夾緊機構將內芯和外模固定成一個整體，內芯表面設有可與外模內表面牴觸用於固定兩者相對位置的凸起，或外模內表面設有可與內芯表面牴觸用於固定兩者相對位置的凸起，該凸起高度為彡0.05mm ;至少在內芯或外模之一上均設有用於逸出型腔內氣體的0.2?0.3mm寬的排氣通道。
[0009]所述步驟(I)中製得的內芯的外徑比不鏽鋼成品的內徑小0.3?1.2mm，不鏽鋼成品的內徑不小於3_ ;製得的外模內腔需後續機械加工的位置的尺寸比不鏽鋼成品對應該部位的外輪廓大0.3?1.2_。
[0010]所述步驟(2)中的耐高溫塗料採用耐1560°C以上高溫的水基或醇基塗料；使用水基耐高溫塗料時的乾燥溫度為200?400°C，烘乾時間為20?60分鐘，或室溫下風乾24小時以上，使用醇基耐高溫塗料時可點燃燒結乾燥或室溫下風乾4小時以上。
[0011]所述步驟(3)中，不鏽鋼熔融成1560?1620 °C液體，澆注溫度保持在1540 °C以上；所述步驟(4)中，在溫度降至820°C以下後開模。
[0012]所述不鏽鋼的成分按重量百分比計算為:C<0.18、Si<1.5、Mn<2.0、S<0.06、P < 0.06,Ni 3.0 ?22.0, Cr 16.0 ?28.0,Mo O ?6.0, Ti < 0.8,Cu 3.0 ?5.0，其餘為
Fe及不可避免雜質。
[0013]所述不鏽鋼採用奧氏體系不鏽鋼或馬氏體系不鏽鋼。
[0014]所述不鏽鋼採用奧氏體系不鏽鋼製得的不鏽鋼鑄體，後續可以進行或不進行熱處理；所述不鏽鋼採用馬氏體系不鏽鋼製得的不鏽鋼鑄體，後續應進行熱處理:①淬火:950?1100°C油冷，②低溫回火:180?300°C油冷或空冷，或者，高溫回火:600?750空冷，③退火:800?920緩冷。
[0015]所述的不鏽鋼閥為不鏽鋼截止閥、水閥。
[0016]本發明通過改變製備工藝，使不鏽鋼材質得以用於製備閥，工藝簡單易行，所得產品質量穩定，不會出現應力裂紋導致的洩露，環保且更耐腐蝕。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是是本發明的閥座的生產流程圖；
[0018]圖2是本發明的閥蓋的生產流程圖；
[0019]圖3是本發明的閥芯的生產流程圖。
【具體實施方式】
[0020]本發明是一種不鏽鋼閥的製造方法，其閥座1、閥蓋2、閥芯3、或氣門帽中的至少一個採用不鏽鋼鑄造工藝製成。根據產品的內孔形狀以及外觀形狀採用樹脂砂製備內芯和外模，內芯和外模為一體製成的，或者，內芯和外模是分體製得的，再通過粘結或夾緊機構將內芯和外模固定成一個整體。製備方法得到的不鏽鋼閥可以為不鏽鋼截止閥、水閥等。實施例1:閥座I的製備，如圖1所示。
[0021](I)制樹脂砂模:根據產品的內孔形狀以及外觀形狀採用樹脂砂分別製備內芯11和外模12，其中外模12由兩半組成。在本實施例中外模14設置成兩排每排四個，通過澆道19與澆注口貫通連接，從而提高工作效率。較好的，製得的內芯11的外徑比不鏽鋼成品的內徑小0.3?1.2mm，不鏽鋼閥座成品的內徑一般不小於3mm，因此均可採用內芯的方式。製得的外模12內腔在需後續機械加工的位置的尺寸比不鏽鋼成品對應該部位的外輪廓大
0.6?1.2mm，預留加工位，不需後續加工的部位無需預留。
[0022]本發明所使用的樹脂砂又叫覆膜砂，是耐高溫砂與粘合劑的混合物。制樹脂砂模時，首先根據內芯11和外模12的形狀製作模具；然後通過射砂工藝向模具內腔射入樹脂砂，對模具加熱180?400°C，3?60秒令樹脂砂模成型(熱砂工藝)，或者，採用自然乾燥的方式令樹脂砂模成型(冷砂工藝)；最後開模，取出內芯11或外模12即可。
[0023]內芯、外模上可設計有約0.2?0.3mm寬的排氣通道，用於型腔氣體逸出。內芯表面設有可與外模內表面牴觸用於固定兩者相對位置的凸起；或者，外模內表面設有可與內芯表面牴觸用於固定兩者相對位置的凸起。優選的，凸起高度為多0.05mm,至少對稱設置兩個。
[0024](2)塗料:在內芯11表面和外模12內表面塗覆(浸、噴或刷塗)耐高溫塗料，烘乾，得已塗料的的內芯11和外模12。鑄造工藝的樹脂砂模用的耐高溫塗料採用耐1560°C以上尚溫的水基或醇基塗料，目的是進一步提尚樹脂砂的耐火度，同時還能改善不鎊鋼鑄件的外觀，令其表面光潔，改善粗糙度，減少氣孔。優選的，使用水基耐高溫塗料時的乾燥溫度為200?400°C，烘乾時間為20?60分鐘，或室溫下風乾24小時以上，使用醇基耐高溫塗料時可點燃燒結乾燥或室溫下風乾4小時以上。
[0025](3)組模:將內芯11放置於其中一半的外模12中，再組合上另一半外模12，通過粘結或夾緊機構將內芯11和外模12固定成一個整體15，內芯11和外模12之間空間構成型腔17，例如，通過黏膠(快幹膠)密封對半開的兩個外模12的模縫，風乾；或者，採用由螺固元件和夾板組成的夾緊機構16將對半開的兩個外模12夾緊，從而形成一個整體15，並防止澆注過程中模型的移位。在本實施例的整體15中，八個型腔17分別通過澆道19與澆注口 14貫通連接。
[0026](4)澆注:熔融不鏽鋼，注入步驟(3)組裝成的整體15中，即注入內芯11和外模12之間空間構成的型腔17中。不鏽鋼熔融成1560?1620°C液體，澆注溫度保持在1540°C以上，選擇在產品比較厚、大的位置注入，即選擇在在產品比較厚、大的位置與澆道19連通。
[0027](5)開模:降溫後開模取出不鏽鋼鑄件18。在溫度降至820°C以下後可以開模，最好低於300°C，防止因開模溫度過高而造成的產品變形。
[0028](6)鑄件清理。例如:噴丸除去表面殘留的異物(如砂、氧化皮等)，切冒口、打磨使冒口形狀規則，拋光等。
[0029](7)機械加工，將內外徑多餘的料去除至產品所需尺寸，攻牙，除毛刺、清洗，最後得不鏽鋼成品閥座I。
[0030]上述不鏽鋼的成分按重量百分比計算為:C < 0.18,Si < 1.5,Mn < 2.0、S < 0.06、P < 0.06, Ni 3.0 ?22.0、Cr 16.0 ?28.0、Mo O ?6.0、Ti < 0.8、Cu 3.0 ?5.0，其餘為Fe及不可避免雜質。不鏽鋼採用奧氏體系不鏽鋼或馬氏體系不鏽鋼，優選為奧氏體系不鏽鋼，例如SUS304、SUS316、SUS304L或SUS316L等，考慮到成本及性能，最優選SUS304、SUS304L。本實施例採用SUS304。
[0031]當不鏽鋼採用奧氏體系不鏽鋼製得的不鏽鋼鑄體時，後續步驟可以進行或不進行熱處理，如進行熱處理，工藝為:920?1150°C，快冷(為空氣自然冷卻速度的3倍以上)。由於通過高溫使材料中的碳化物充分溶解，形成均一的奧氏體單相結構，然後迅速冷卻，就可得到過飽和的單相組織結構，使材料的耐腐蝕性能強化。澆注完成後鑄件產品基本上可以形成奧氏體組織為主的基體的不鏽鋼。當產品需要極高的耐腐蝕性要求時，可根據需要進行熱處理進行組織調整，將其組織絕大部分調整為以奧氏體組織為主的基體的不鏽鋼(基本接近全部為奧氏體組織)。
[0032]當不鏽鋼採用馬氏體系不鏽鋼製得的不鏽鋼鑄體時，後續應進行熱處理:①淬火:950?1100°C油冷，②低溫回火:180?300°C油冷或空冷，或者，高溫回火:600?750空冷，③退火:800?920緩冷(為空氣自然冷卻速度的1/2以下)。由於馬氏體系不鏽鋼澆注完後產品組織已經不是不鏽鋼組織，抗腐蝕性極差，故需考慮組織轉變，讓其形成以馬氏體為基體的不鏽鋼組織。以部品力學性能要求來定，高強度則用低溫回火，低強度高韌性則用高溫回火。通過淬火生成馬氏體組織，使用不同的回火溫度得到不同強度的基體材料，使之適用於不同強度要求的結構用件，低溫回火品耐腐蝕性更優。
[0033]實施例2:閥蓋2的製備，如圖2所示。
[0034](I)制樹脂砂模:根據產品的內孔形狀以及外觀形狀採用樹脂砂分別製備內芯21和外模22。製得的內芯21的外徑比不鏽鋼成品的內徑小0.3?1.2mm。製得的外模22內腔在需後續機械加工的位置的尺寸比不鏽鋼成品對應該部位的外輪廓大0.6?1.2_，預留加工位，不需後續加工的部位無需預留。在本實施例中內芯21、外模22均設置成三排每排四個，且外模22通過澆道25與澆注口 27貫通連接，從而提高工作效率。
[0035](2)塗料步驟同實施例1。塗料後，將每個內芯21放置於對應位置的外模22中，通過粘結或夾緊機構將內芯21和外模22固定成一個整體23，內芯21和外模22之間空間構成型腔24。在本實施例的整體23中，十二個型腔24分別通過澆道25與澆注口 27貫通連接。
[0036](3)澆注:同實施例1，熔融不鏽鋼，注入內芯21和外模22之間空間構成的型腔24中。
[0037](4)開模:同實施例1，降溫後開模取出不鏽鋼鑄件26 ;
[0038](5)鑄件清理、機械加工，得不鎊鋼成品閥蓋2。
[0039]實施例3:閥芯3的製備，如圖3所示。
[0040](I)制樹脂砂模:根據產品的內孔形狀以及外觀形狀採用樹脂砂製備一體成型的多個內芯31和外模32。製得的內芯31的外徑比不鏽鋼成品的內徑小0.3?1.2mm。製得的外模32內腔在需後續機械加工的位置的尺寸比不鏽鋼成品對應該部位的外輪廓大0.6?
1.2_，預留加工位，不需後續加工的部位無需預留。在本實施例中，內芯31設置於外模32內，內芯31和外模32之間空間構成型腔33，多個內芯31和外模32構成一個整體39，每個整體39包括八個按圓周均勻分布的型腔33，每個型腔33通過橫澆道34與直澆道35貫通連接，從而提高工作效率。
[0041](2)塗料步驟同實施例1。塗料後，將多個整體39(本實施例為四個)上下疊放，各直澆道35對準，放置於筒型的砂型夾緊外框36中，頂部蓋上蓋板37壓緊固定，蓋板37上設有澆口杯38，直澆道35通過澆口杯38與外界連通。位於上方的整體39的底面構成位於下方的整體39的上蓋面。
[0042](3)澆注:同實施例1，熔融不鏽鋼，注入內芯31和外模32之間空間構成的型腔33中。
[0043](4)開模:同實施例1，降溫後開模取出不鏽鋼鑄件3』 ；
[0044](5)鑄件清理、機械加工，得不鏽鋼成品閥芯3。
【權利要求】
1.一種不鏽鋼閥的製造方法，其閥座、閥蓋、閥芯、或氣門帽中的至少一個採用不鏽鋼鑄造工藝製成，步驟包括: (1)制樹脂砂模:根據產品的內孔形狀以及外觀形狀採用樹脂砂製備內芯和外模； (2)塗料:在內芯外表面和外模內表面塗覆耐高溫塗料，乾燥； (3)澆注:熔融不鏽鋼，注入內芯和外模之間空間構成的型腔中； (4)開模:降溫後開模取出不鏽鋼鑄件； (5)鑄件清理、機械加工，得不鏽鋼成品。
2.根據權利要求1所述的一種不鏽鋼閥的製造方法，其特徵在於:所述步驟⑴中，樹脂砂為耐高溫砂與粘合劑的混合物，根據內芯和外模的形狀製作模具；通過射砂工藝向模具內腔射入樹脂砂，對模具加熱180?4001:，3?60秒令樹脂砂模成型，或者，採用自然風乾的方式令樹脂砂模成型；開模，取出內芯、外模。
3.根據權利要求1所述的一種不鏽鋼閥的製造方法，其特徵在於:所述步驟(1)中的內芯和外模為一體製成的，或者，內芯和外模是分體製得的，再通過粘結或夾緊機構將內芯和外模固定成一個整體，內芯表面設有可與外模內表面牴觸用於固定兩者相對位置的凸起，或外模內表面設有可與內芯表面牴觸用於固定兩者相對位置的凸起，該凸起高度為彡0.05臟；至少在內芯或外模之一上均設有用於逸出型腔內氣體的0.2?0.3臟寬的排氣通道。
4.根據權利要求1所述的一種不鏽鋼閥的製造方法，其特徵在於:所述步驟(1)中製得的內芯的外徑比不鏽鋼成品的內徑小0.3?1.2111111，不鏽鋼成品的內徑不小於3111111 ；製得的外模內腔需後續機械加工的位置的尺寸比不鏽鋼成品對應該部位的外輪廓大0.3?1.2臟。
5.根據權利要求1所述的一種不鏽鋼閥的製造方法，其特徵在於:所述步驟(2)中的耐高溫塗料採用耐15601:以上高溫的水基或醇基塗料；使用水基耐高溫塗料時的乾燥溫度為200?4001，烘乾時間為20?60分鐘，或室溫下風乾24小時以上，使用醇基耐高溫塗料時可點燃燒結乾燥或室溫下風乾4小時以上。
6.根據權利要求1所述的一種不鏽鋼閥的製造方法，其特徵在於:所述步驟(3)中，不鏽鋼熔融成1560?16201:液體，澆注溫度保持在15401:以上；所述步驟(4)中，在溫度降至8201:以下後開模。
7.根據權利要求1所述的一種不鏽鋼閥的製造方法，其特徵在於:所述不鏽鋼的成分按重量百分比計算為刃 ? 0.18,81 ? 1.5,111 ? 2.0,8 ? 0.06、？ ? 0.06、附 3.0 ?22.0、0 16.0?28.0,10 0?6.0、丁1 ? 0.8,011 3.0?5.0，其餘為？6及不可避免雜質。
8.根據權利要求1所述的一種不鏽鋼閥的製造方法，其特徵在於:所述不鏽鋼採用奧氏體系不鏽鋼或馬氏體系不鏽鋼。
9.根據權利要求8所述的一種不鏽鋼閥的製造方法，其特徵在於:所述不鏽鋼採用奧氏體系不鏽鋼製得的不鏽鋼鑄體，後續可以進行或不進行熱處理；所述不鏽鋼採用馬氏體系不鏽鋼製得的不鏽鋼鑄體，後續應進行熱處理:①淬火:950?11001油冷，②低溫回火:180?3001:油冷或空冷，或者，高溫回火:600?750空冷，③退火:800?920緩冷。
10.權利要求1-9所述的製造方法製得的不鏽鋼閥，為不鏽鋼截止閥、水閥。
【文檔編號】C22C38/58GK104493084SQ201410665820
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】周娟 申請人:周娟