陶瓷閥門(mén)的特點(diǎn)
20世紀(jì)80年代，新型陶瓷材料的研究開(kāi)發(fā)隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，形成了一股熱潮，新型特種結(jié)構(gòu)陶瓷材料也由此在工業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始了大規(guī)模的應(yīng)用。目前，各類(lèi)工程陶瓷材料在世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)己形成了廣泛和穩(wěn)定增長(zhǎng)的市場(chǎng)。
（1）氧化鋁 最早進(jìn)入傳統(tǒng)閥門(mén)行業(yè)的是以氧化鋁為主體的陶瓷材料，其硬度達(dá)到92HRA,抗彎強(qiáng)度350MPa,雖然脆性較大,但成型、燒結(jié)性能較好、成品率高。由于受自身強(qiáng)度和脆性的限制,除在一些對(duì)強(qiáng)度要求不高的場(chǎng)合(例如水龍頭閥芯等)可用Al2O3直接制成整體閥瓣以外,在嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境下,一般多通過(guò)鑲嵌、粘結(jié)等方式將Al2O3瓷件附于金屬表面,既利用金屬作為支撐骨架以解決其脆性大、強(qiáng)度低的不足,同時(shí)又發(fā)揮其超高的硬度對(duì)金屬材料起到保護(hù)作用。目前,采用此方式生產(chǎn)的主要是閘閥,適用于溫度不高、無(wú)腐蝕工況下磨損、沖刷嚴(yán)重的場(chǎng)合,以延長(zhǎng)和提高閥門(mén)的使用壽命。
金屬表面進(jìn)行陶瓷熱噴涂也一直是被寄予厚望的解決方案,但受制于金屬與陶瓷材料極性的不相容,一直沒(méi)有解決好涂層的強(qiáng)度低、易剝落、熱脹冷縮一致性差的問(wèn)題,在閥門(mén)行業(yè)尚未開(kāi)始成熟地應(yīng)用。
在閥門(mén)行業(yè)特別是控制閥中占主導(dǎo)地位的是球 閥和蝶閥。受結(jié)構(gòu)和形狀的限制,在設(shè)計(jì)和制造陶 瓷球閥和蝶閥時(shí)就不宜采用Al2O3常用的鑲嵌、粘 結(jié)等方式,目前最可行和可靠的方法是采用整體實(shí) 芯式陶瓷結(jié)構(gòu)來(lái)制備全陶瓷閥門(mén)。經(jīng)過(guò)等靜壓成型、熱壓燒結(jié)等工藝處理,陶瓷制品內(nèi)在缺陷大為減少,整體強(qiáng)度和可靠性得到很大的提高。
（2）氧化鋯 目前,陶瓷球閥、蝶閥主要材料都是使用氧化鋯(ZrO2)陶瓷。氧化鋯陶瓷與其他陶瓷材料相比,具有更突出的優(yōu)良特性。
①穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì),能經(jīng)受現(xiàn)有大多數(shù)腐蝕性介質(zhì)的侵蝕。
②較高的強(qiáng)度,硬度達(dá)到87HRA,抗彎強(qiáng)度\1150MPa,斷裂韌性最高達(dá)35MPa#m1/2。
③良好的可加工性,可實(shí)現(xiàn)超凈加工,以此可極大地降低陶瓷閥門(mén)的開(kāi)啟扭矩。
④與金屬材料相近的膨脹系數(shù),可實(shí)現(xiàn)在各種溫度環(huán)境下和金屬材料配合的同步。
⑤極好的抗熱震性能,vT(e)\250。
(3)整體式作為特種閥門(mén)領(lǐng)域里的新品種,陶瓷閥門(mén)的發(fā)展除了要與市場(chǎng)需求同步外,最終還必須要以過(guò)硬的品質(zhì)接受市場(chǎng)的檢驗(yàn),這就要求生產(chǎn)廠家必須具備很高的材料技術(shù)和陶瓷加工技術(shù)。整體式陶瓷閥門(mén)制造技術(shù)要求非常高,并存在一定的難點(diǎn)。
①陶瓷內(nèi)在缺陷的不可測(cè)性。陶瓷材料目前尚無(wú)法象金屬材料那樣進(jìn)行準(zhǔn)確的內(nèi)在質(zhì)量檢測(cè),這是一項(xiàng)世界性的難題。這就要求生產(chǎn)廠家必須要有穩(wěn)定和嫻熟的、從陶瓷制粉到壓制成型、燒結(jié)及加工等全面的生產(chǎn)技術(shù)和裝備,并具備嚴(yán)密和完善的質(zhì)量控制體系,以最大幅度減少缺陷概率,提升產(chǎn)品的可靠性。
②氧化鋯陶瓷難于成型,燒結(jié)的收縮率較大,特別是V形球閥、蝶閥等復(fù)雜形狀的陶瓷零件,極易在這些過(guò)程中形成缺陷并最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量,因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面要突破傳統(tǒng)金屬閥門(mén)的思維方式,必須盡量避免設(shè)計(jì)成直角或尖角等容易產(chǎn)生應(yīng)力的結(jié)構(gòu),壁厚也要盡可能大而且均勻。
③陶瓷的硬度高,屬超硬材料,加工手段少、難度大。對(duì)于開(kāi)關(guān)型和調(diào)節(jié)型陶瓷閥門(mén)來(lái)說(shuō),必須要確保陶瓷件的尺寸公差、形位公差和配合精度,才能有效提高閥門(mén)的密封性以及零配件的互換和配套能力。
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