Acoperire dură pentru supapă cu bilă în aplicații severe de service

Serviciul sever se referă, în general, la aplicații care prezintă implicarea particulelor grele, cicluri de-frecvență înaltă, temperaturi extreme, coroziune, eroziune sau orice combinație a acestor factori. Sunt necesare supape cu bilă-metalice pentru aceste condiții solicitante.

Succesul unei supape cu bilă-metalice depinde în mare măsură de alegerea unei acoperiri dure adecvate și de faptul dacă respectiva acoperire este fabricată corect. Acoperirile dure pot proteja părțile vulnerabile și pot îmbunătăți performanța unei supape. Cu toate acestea, este mult mai dificil decât și-ar imagina majoritatea utilizatorilor finali de supapă să obțină o acoperire durabilă satisfăcătoare. Acesta este motivul pentru care este încă obișnuit să observați o varietate de probleme de acoperire în supapele cu bilă de pe amplasament-, cum ar fi uzura, fisurarea și chiar delaminarea.

De ce supapele cu bilă necesită acoperiri?

Supapele cu bilă cu scaun moale au limitările lor atunci când vine vorba de temperaturi ridicate sau condiții severe. Pentru a gestiona sarcinile dintre minge și scaune și pentru a asigura o durată de viață fiabilă și lungă, este necesară o acoperire adecvată între zonele de contact în mișcare. În plus, pentru a rezista la condiții abrazive, erozive, de-presiune înaltă și de temperatură-înaltă sau de expunere la solide, alegerea corectă și calitatea materialului de bază și a stratului de acoperire va afecta performanța, cum ar fi etanșeitatea, rezistența, cuplul și capacitatea de reparare a supapei.

Probleme generale în condiții severe de serviciu

Condițiile dure din mediile severe de service reprezintă o provocare pentru durata de viață și performanța de etanșare a bilei și scaunului supapei. Numai cu o selecție adecvată a materialului poate fi evitată pierderea prematură a performanței supapei. Presiunea-înaltă și temperaturile-înalte, combinate cu solide, pot duce la uzură sau chiar ciobirea și distrugerea stratului de acoperire. Acest lucru poate duce la un cuplu crescut și la o supapă inoperabilă-și/sau la o rată mare de scurgere. Același lucru este valabil și pentru coroziune, eroziune sau abraziune atunci când rezistența la uzură a stratului de acoperire nu este adecvată.

Solutii recomandate

Acoperirile HVOF și Spray & Fuse sunt două acoperiri utilizate în mod obișnuit în industria supapelor. Avantajele și aplicațiile acestor două acoperiri (indiferent de materialul sub formă de pulbere) sunt prezentate în Tabelul 1.

Ce face un strat bun?

Procesul de producție a acoperirii poate fi asemănat cu crearea unei lucrări de artă, cu toți pașii, inclusiv pre-tratamentul, pulverizarea și post-tratarea, contribuind la rezultatul final. Imperfecțiunea chiar și în unul dintre acești pași va duce la un produs eșuat. În multe cazuri, problemele sunt insidioase, ar putea fi doar o ușoară creștere a cuplului necesar pentru funcționarea supapei.

Pulverizarea este cea mai critică verigă a procesului. Un proces adecvat de pulverizare trebuie să fie cât mai precis și stabil posibil. Pulverizarea este un proces de adăugare de material care trebuie controlat cu atenție. La fel ca prelucrarea, echipamentele de ultimă generație nu sunt singurul factor de luat în considerare; instalațiile adecvate și anii de experiență sunt, de asemenea, cruciale. Stabilitatea se referă la managementul procesului; odată ce este realizat un proces de pulverizare perfect (pre-încălzire, viteză, distanțe etc.), este esențial să ne asigurăm că toți acești pași sunt implementați în viitor cu o intervenție minimă. Pentru a fi mai competitivi-din punct de vedere al costurilor, unii producători încă folosesc pulverizarea manuală; totuși, această abordare nu este recomandată deoarece nu este nici precisă, nici stabilă.

Tratamentul termic se referă la etapa de topire din procesul de acoperire Spray & Fuse. Utilizatorii de supape acceptă din ce în ce mai mult acoperirea Spray & Fuse ca o acoperire mai potrivită pentru aplicații de service severe, cum ar fi spălarea și șocul termic, decât acoperirile HVOF. Procesul de topire al majorității acoperirilor Spray & Fuse de pe piață este realizat prin încălzirea manuală a scaunului bilei cu un arzător de oxiacetilenă. Acest lucru depinde foarte mult de experiență, așa că este dificil să se garanteze uniformitatea temperaturii pe întregul set de bile, ceea ce poate duce la o acoperire cu o calitate neuniformă. Pentru a obține o acoperire fiabilă și-de înaltă performanță, se recomandă utilizarea unui cuptor cu vid de-înaltă precizie care asigură o variație minimă de temperatură în timpul procesului de topire.

Lepuirea joacă un rol important în producerea de acoperiri de{0}}înaltă calitate. Procesele standard de leupare asigură doar o rotunjime suficientă în jurul zonei de etanșare. Dacă extindem aria de măsurare la întreaga minge, este posibil să depășească deja cerințele de toleranță. Acesta este motivul pentru care multe supape cu bilă-metalice prezintă performanțe relativ acceptabile în timpul testării din fabrică; totuși, apar scurgeri inacceptabile din cauza deteriorării stratului de acoperire cauzate de doar câteva cicluri de deschidere-și-închidere odată ce supapa este instalată. Prin urmare, pe lângă capacitatea de pulverizare, este nevoie de o capacitate de stropire calificată pentru a asigura rotunjimea ideală a mingii. În plus, un proces bun de șlefuire va garanta, de asemenea, o grosime uniformă a stratului, astfel încât să se obțină o duritate uniformă.

Testare și verificareverificați dacă acoperirile sunt produse la calitatea dorită și, de asemenea, furnizați instrucțiuni de îmbunătățire continuă. Metoda de inspecție a acoperirii utilizată în industria supapelor include, în general, teste de duritate, porozitate și rezistență a aderenței pe specimene. Cu toate acestea, are limitări: rezultatele testelor pot verifica doar dacă acoperirea îndeplinește criteriile din standardele internaționale, iar o acoperire verificată pe un specimen nu garantează aceeași performanță în condiții reale de lucru atunci când este aplicată pe un set de bile. O soluție alternativă poate rezolva acest lucru: testați performanța acoperirii în condiții care simulează, dar mai stricte decât condițiile reale de lucru ale supapei și utilizați inspecțiile standard ale acoperirii ca testare suplimentară.

Rezumat

Acest articol a discutat despre modul în care acoperirea dură poate îmbunătăți performanța supapelor cu bilă, provocările pe care aplicațiile severe de service le prezintă pentru supapele cu bilă și câteva soluții potențiale. Deși acoperirea dură poate extinde domeniul de lucru al unei supape cu bilă și poate îmbunătăți performanța și durata de viață a acesteia în aplicații de service severe, aceasta depinde strict de calitatea acoperirii. Acoperirea de sub-calitate este o problemă care poate crea rapid probleme cu o supapă cu bilă, ceea ce duce la o performanță mai slabă decât o supapă cu bilă-moale. Prin urmare, trebuie acordată o atenție deosebită controlului calității acoperirii pentru a preveni situațiile neașteptate.