(1)流體阻力小;
(2)開閉所需外力較小;
(3)介質的流向不受限制;
(4)全開時,密封面受工作介質的沖蝕比截止閥小;
(5)體形比較簡單,鑄造工藝性較好。
同時,閘閥在工程應用過程中也存在如下不足之處:
(1)外形尺寸和開啟高度都較大。安裝所需空間較大;
(2)開閉過程中,密封面間有相對摩擦,容易引起擦傷現象;
(3)閘閥一般都有兩個密封面,給加工、研磨和維修增加困難。
高壓閘閥是指,工作介質一般處于常溫或高溫,壓力很高,比如油田采油和注水用閥門等。工作介質一般有氣體和液體介質。閥門一般按表1所列標準界定。
表1 壓力閥門的類別
本文針對國內外典型的內送粉等離子噴槍的應用現狀進行了綜述,以期為等離子噴涂從業人員提供一些參考和借鑒。
1 內送粉等離子噴涂槍的應用現狀
典型的內送粉等離子噴槍有加拿大NorthwestMettch公司開發的AxialIII,PraxairTAFA公司開發的SG100,它們的結構、特點及應用如下所述。
1.1 AxialIII等離子噴槍
AxialIII是Mettch公司開發的一種等離子噴槍,它采用三陰極、三陽極設計,以便實現軸向送粉,如圖5所示。
表2 WC-10Co-4Cr噴涂粉末的物性參數
表3 噴涂工藝參數
2 實驗結果及討論
2.1 涂層結合強度
本論文采用 WDW100A 微機控制電子式萬能試驗機,對涂層的結合強度進行測試,檢測標準按國標GB8642-2002執行。實驗條件:WDW100A微機控制電子式萬能試驗機,粘膠:E7膠,位移速度:1.0mm/min,室溫:20℃。測試結果見表4。
表4 結合強度測試表
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由表中數據可知,涂層的平均結合強度為72.63Mpa,說明涂層結合強度良好。圖1為涂層橫截面的SEM照片。
圖1 WC-10Co-4Cr涂層的SEM照片
由圖可以看到,涂層與基體之間,未見氧化物夾雜,無較明顯的空洞,同時基體具有良好的粗糙度,與涂層之間形成了理想的鋸齒形咬合,這就保證了涂層與基體之間良好的結合強度。
2.2 涂層硬度
本文對涂層進行磨削、拋光處理后,使涂層的光潔度到達Ra≤1的水平,然后直接對閥板的涂層工作面進行維氏硬度測試,測試壓力為300g力。測試方法為:在同一個視場下隨機打五個點,得出的五個數值再取平均值,即為試樣的硬度值。表5為對兩個試樣測試的維氏硬度值。由表中數據可知,兩個試樣的平均硬度HV0.31200以上。由圖2可知,涂層的壓痕狀態良好,壓痕處無塌陷,說明涂層較為致密,硬度均勻,同時,沿壓痕處無裂紋出現,說明涂層韌性較好。WC-10Co-4Cr涂層良好的致密度、韌性,以及較為均勻的微觀硬度,保證了涂層具有優異的耐磨損性能和良好的抗沖擊性能。
表5 WC-10Co-4Cr涂層的維氏硬度(HV0.3)
圖2 涂層維氏硬度壓痕的顯微照片
2.3 涂層耐壓密封實驗
本文首先采用圖像分析技術,對涂層的孔隙率進行了半定量分析。圖3為通過JP8000系統噴涂 KF-65粉末所獲得的涂層的孔隙率測試結果。本實驗隨機選取涂層橫截面的兩個視場進行分析。由圖可知,兩個視場下的孔隙率分別為1.6%和1.4%,平均孔隙率1.5%。
然后對噴涂后的進行了耐水壓密封實驗。實驗前,將閥板工作面的涂層進行精磨、拋光,然后在水壓為100Mpa(超高壓)下的耐壓試驗,加壓持續時間為30分鐘。加壓結束后,實驗結果顯示,閥板工作面均未出現“出汗”、滲水現象,說明密封效果良好,在100Mpa的水壓力下不會出現泄漏現象。
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因此,獲得孔隙率水平在1.5%左右的涂層,能夠滿足耐100Mpa以下的水壓密封要求。圖4為耐水壓密封實驗裝置。
(a)孔隙率 =1.6% (b)孔隙率 =1.4%
圖3 WC-10Co-4Cr涂層孔隙率測試
圖4 閥板耐水壓密封實驗裝置
3 總結
采用HVOF噴涂工藝,WC-10Co-4Cr粉末噴涂材料,對閥板工作面進行噴涂強化,得出如下結論:
(1)涂層的結合強度達到72.63Mpa,涂層與基體之間的結合狀態良好;
(2)涂層的維氏硬度值(HV0.3)為1257.1,涂層的微觀硬度值均勻,涂層致密度、韌性良好;
(3)涂層的孔隙率為1.5%左右,通過100Mpa耐水壓試驗,閥板工作面未出現滲漏現象,說明涂層致密度好,該孔隙率水平下滿足高壓閘閥的工作需要。
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