水切割機(jī)高壓水射流設(shè)備中的閥雖然千差萬(wàn)別、功能各異,但它們都具有承受高壓、頻繁啟閉的共性。因此,其用材既要求較高的強(qiáng)度、硬度,又要求耐沖擊和韌性。通常,閥芯和閥座不宜采用同種材料,以避免撞擊時(shí)的親和力缺陷,并且兩者拉開一定的硬度差。不同的工作壓力要求不同的材料。一般高壓情況下,熱處理后閥芯表面硬度為40- 55HRC;超高壓情況下則為50 - 55HRC。閥芯常用材料有CrVG、GCrl5、2Crl3、3Cr13、38CrNi3MoVA、45CrNiMoA等;閥座常用材料有40Cr、2Cr13、3Crl3、38CrNi3MoVA等。閥芯與閥座精加工完成后,通過(guò)滲氮工藝可進(jìn)一步提高其表面硬度。也有采用YG8硬質(zhì)合金做閥芯的,將其淬火后回火達(dá)到60HRC硬度;同時(shí),以OCr18Ni9為母體,固熔EDCoCr-B-03(即堆焊)厚度約2mm,其表面硬度≥38HRC,然后將其加工成60。錐角的閥座。這種匹配在高壓閥中常用,也就是說(shuō)固熔是一種保證表面質(zhì)量的工藝。
為了提高高壓柱塞的耐磨性,往往采用表面熱噴涂鎢基或鎳基硬質(zhì)合金薄層的工藝,表面硬度可達(dá)62~65HRC;也有采用陶瓷柱塞的,即將陶瓷套與柱塞組合以提高其耐磨性,但這種組合工藝往往難以保證;當(dāng)然,表面滲氮更是常用的工藝。
1.冶煉
目前,高強(qiáng)鋼大都采用了真空冶煉、噴射冶煉、爐外精煉和電渣重熔等新的冶煉方法。由于采用了這些先進(jìn)的冶煉及爐前、爐后處理技術(shù),大大降低了鋼中硫、磷等雜質(zhì)元素含量,提高了鋼的純凈度,顯著地提高了鋼的沖擊韌度。
(1)電爐(平爐)+真空鑄錠:我國(guó)的重型機(jī)器廠多采用電爐或平爐初煉鋼水,出鋼后通過(guò)中間包注入真空室內(nèi)的鋼錠中.在鑄造過(guò)程中達(dá)到鋼水的脫氣處理,去除造成鋼中白點(diǎn)的氫氣,使鋼水達(dá)到純凈。
(2)堿性平爐真空噴射:有的鍛件生產(chǎn)廠采用平爐初煉鋼水,鋼渣分流,在鋼包內(nèi)進(jìn)行合成清洗,把平爐鋼質(zhì)量提高到電爐鋼的水平。利用RH真空系統(tǒng)預(yù)脫氧,為提高噴粉效果創(chuàng)造條件,然后真空、噴粉同時(shí)進(jìn)行,以加強(qiáng)鋼液攪拌和提高脫硫脫氧效果;噴粉后繼續(xù)真空,以凈化噴粉過(guò)程的污染。該工藝去硫效果極佳,可降低至(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。
(3)鋼包精煉:將普通冶煉的鋼水,注入鋼包中精煉。鋼包有加熱、除氣和攪拌設(shè)備。鋼包精煉改善了成分的分散情況,能獲得很低的硫、磷和氣體含量。
(4)電渣重熔:將普通冶煉的鋼經(jīng)電渣重熔來(lái)降低鋼中的硫、氧含量,可使鋼的純凈度得到很大的改善,另一個(gè)明顯效果是鋼錠具有同向的合乎理想的凝固,只有輕微的偏析。對(duì)材料的韌性和各向同性有較大要求時(shí),均采用電渣重熔鋼。
2.熱加工
高強(qiáng)度鋼鍛件一般由水壓機(jī)鍛錘熱加工鍛造成形。熱加工的目的是破壞鋼錠的鑄造組織,使各個(gè)晶粒產(chǎn)生機(jī)械變形,并促進(jìn)其均勻化,壓合存在于鋼錠內(nèi)部的空隙,并使鍛件成形。由于高壓缸體要求有較高的橫向韌性,所以必須控制適當(dāng)?shù)腻懺毂?,一般控制?/span>3~4就可以破壞樹枝結(jié)晶組織,使力學(xué)性能在各方向沒(méi)有明顯差異。同時(shí),應(yīng)根據(jù)鋼的純時(shí),為了降低奧氏體晶粒長(zhǎng)大,淬火的奧氏體化溫度采用低的溫度,以
保證韌性。CrNiMo鋼的淬火溫度宜采用840℃(高于Ac,約45℃)?;鼗饻囟雀鶕?jù)強(qiáng)度要求來(lái)選擇,回火溫度越高,強(qiáng)度越低,韌性越好。為了保證最佳的強(qiáng)度和韌性匹配,回火溫度應(yīng)大于550°c(一般為600℃),以避免550℃以下回火出現(xiàn)等溫回火脆化。
4.5.3材料的質(zhì)量檢驗(yàn)
鍛造結(jié)構(gòu)是高強(qiáng)鋼常見的形式。確保鍛件質(zhì)量是關(guān)系到高強(qiáng)鋼可靠使用的關(guān)鍵因素之一。鍛件的質(zhì)量主要靠下列幾個(gè)方面來(lái)保證:正確選用鋼號(hào),提高鋼的冶金質(zhì)量,合理的加熱工藝和鍛造溫度,以及合理的熱處理工藝。同時(shí),必須按下列要求對(duì)鍛件進(jìn)行檢驗(yàn)。
(1)鍛件用鋼應(yīng)采用平爐、電爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼,要求較高的可采用電渣電熔、爐外精煉等冶煉方法。
(2)鍛件主截面部分的鍛造比不得小于3,鍛件所用的鋼錠應(yīng)去掉足夠的澆冒口,整個(gè)截面上應(yīng)鍛透,不允許有過(guò)熱和嚴(yán)重脫碳現(xiàn)象。
(3)鍛件熱處理后的力學(xué)性能必須滿足有關(guān)技術(shù)條件的要求。
(4)鍛件粗加工后按標(biāo)準(zhǔn)GB/T1979 - 80《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》做低倍金相檢查,并滿足一般疏松小于1.5級(jí)、中心疏松小于1.5級(jí),偏析小于1.5級(jí),鍛件表面不允許存在縮孔、氣孔、裂紋、夾渣等缺陷。
(5)鍛件要進(jìn)行金相檢查、晶粒度檢查,按GB/T6394-86《金屬平均晶粒度測(cè)定方法》評(píng)級(jí),要求保證6級(jí)或6級(jí)以上。非金屬夾雜物按GB/T10561-89《鋼中非金屬夾雜物顯微評(píng)定方法》測(cè)定,氧化物不超過(guò)1.5級(jí)、硫化物不超過(guò)1.5級(jí),氧化物與硫化物總和不超過(guò)2.5級(jí)。
(6)水切割機(jī)鍛件內(nèi)部不允許存在白點(diǎn),并按照JB4730-94《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》進(jìn)行超聲波檢測(cè),判廢標(biāo)準(zhǔn)為Ⅲ級(jí)合格。