一種陶瓷球閥用組合式陶瓷球芯及其制作工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種閥門閥芯，屬于通用閥門技術領域，特別涉及一種陶瓷球閥用組合式陶瓷球芯及其制作工藝。
【背景技術】
[0002]目前我國各行業耐磨、耐腐管道上安裝使用的閥門多是金屬密封面閥門，但金屬材料因自身條件的限制，已越來越難以滿足現代工業高磨損、強腐蝕等惡劣工況的需要，主要表現為磨損泄漏嚴重、使用壽命短等問題，大大影響了系統運行的穩定性。在此市場需求下，使用陶瓷材料替代金屬材料以制造密封部件和易損部件的陶瓷閥門應運而生，尤以陶瓷球閥為代表。由于陶瓷球閥采用陶瓷球芯，其高耐磨性及高耐腐蝕性是金屬材質制成的閥芯所無法比擬的，故已被廣泛應用于火力發電廠、鋼鐵、煤化工、石油、化工、造紙、生物工程等行業領域。
[0003]然而，陶瓷球芯體制備技術還存在一定的難度。由于陶瓷球芯壁厚結構并不均勻，兩端端口較薄而中部較厚，這樣在燒結過程中致密化困難、材料的均勻性較難控制，尤其是對于大口徑的陶瓷球芯而言，往往容易產生中部壁厚部分不能完全燒結、內部密度低的缺陷，從而使各項性能達不到指標。
[0004]現有技術的解決方案一般是通過提高燒結溫度或延長保溫時間以保證燒結致密性，但容易造成陶瓷晶粒過度長大而出現裂口，且對于口徑大于DN200的陶瓷球芯而言，由于壁厚太厚，自重大，燒結時端口無法承受自重，往往易產生裂紋，從而造成成品率下降，因此陶瓷球芯體制作受成型工藝及燒結工藝的限制，制作大口徑的陶瓷球體比較難以實現。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種陶瓷球閥用組合式陶瓷球芯及其制作工藝，采用該組合式陶瓷球芯結構不僅能提高陶瓷球體成品率，而且能實現大口徑陶瓷球體的制造，拓寬了陶瓷球閥的應用范圍。
[0006]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0007]一種陶瓷球閥用組合式陶瓷球芯，球芯體一頂端開設閥桿孔，球芯體中部設有流道通孔，所述球芯體由多塊陶瓷構件組裝而成。
[0008]所述組成球芯體的各陶瓷構件是按若干垂直于所述流道通孔軸線的平面進行劃分，各陶瓷構件呈環片狀，環外緣為球弧面，環內孔尺寸與所述流道通孔尺寸相一致，各相鄰陶瓷構件配合疊加組成整體陶瓷球芯體球面與流道通孔結構。
[0009]所述組成球芯體的陶瓷構件的數量為3塊、5塊或以上奇數塊，其中包括I塊位于中間的球心片構件，以及若干分別位于球心片構件兩側對稱成對的偶數塊左、右球帽片構件。
[0010]所述球心片構件環外緣面上加工有一與球心片構件側面垂直的平面，所述閥桿孔設置于所述平面上并對稱于所述球心片構件的中心線，所述閥桿孔為矩形或長圓形的通孔或盲孔。
[0011 ] 所述流道通孔孔型為O型或V型。
[0012]一種陶瓷球閥用組合式陶瓷球芯的制作工藝，包括以下步驟
[0013]I)原料制備
[0014]將乾穩定氧化錯、乾穩定氧化錯熟料、鋁f凡土、氧化鋁、氧化鎂及氧化媽按比例稱量混合均勻，再加入PVA、阿拉伯膠、甘油及去離子水形成混合料，經球磨后得到料漿；
[0015]2)噴霧造粒
[0016]上述料漿進入噴霧干燥塔造粒，并加入脫模劑；
[0017]3)成型
[0018]得到的顆粒加入到成型模具中進行等靜壓成型處理，得到坯體；
[0019]4)粗修
[0020]上述坯體烘干隨爐冷卻至室溫，按球芯各構件的形狀和尺寸進行粗加工，把毛邊修平；
[0021]5)燒結
[0022]將粗修坯體放入高溫窯爐中燒結成型；
[0023]6)組裝
[0024]將上述燒結成型的各陶瓷構件組裝成球芯體；
[0025]7)精加工
[0026]將上述組裝后的球芯體精加工至要求的尺寸及圓度。
[0027]燒結的具體步驟為，將粗修坯體放入高溫窯爐中1450?1680°C燒結，燒結時間為8?9小時。
[0028]在燒結的步驟中將坯體放入窯爐后，抽真空使窯爐內的真空度< 10 2Hibar后，充入氬氣，在氬氣保護下進行燒結，燒結時的升溫速度為0.5?8°C /min，燒結時間結束后隨爐冷卻至室溫再進行精加工。
[0029]原料制備步驟中，按重量份數比，釔穩定氧化鋯取50?83份，釔穩定氧化鋯熟料取5?40份，鋁釩土取0.5?8份，氧化鋁取0.1?0.5份，氧化鎂取0.03?0.2份，氧化鈣取0.01?0.25份，PVA取0.5?3.5份，阿拉伯膠取0.1?2份，甘油取0.1?1.5份，去離子水取123?130份，球磨時間為12?38小時，球磨機磨介與混合料的重量比為2.5:
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[0030]噴霧造粒步驟中的脫模劑為硬脂酸鎂，硬脂酸鎂的質量為原料總質量的0.2?0.
[0031]采用上述技術方案后，本發明與【背景技術】相比，具有如下優點:
[0032]本發明全陶瓷構件結構劃分簡單合理，各片狀陶瓷構件分別制備時厚度差小，使得各部位能夠均勻燒結，且可根據需要進行二次燒成工藝，提高了成品率，擺脫了傳統陶瓷球芯燒結工藝條件的限制，生產過程可操作性高，可實現口徑大于DN150，乃至大于DN200的陶瓷球芯的制造，尤其適用于大口徑陶瓷球閥的生產。
【附圖說明】
[0033]圖1為實施例1之DN300 口徑球閥用組合式陶瓷球芯結構圖。
[0034]圖2為球閥用組合式陶瓷球芯中間球心片構件結構圖。
[0035]圖3為實施例2之DN500 口徑球閥用組合式陶瓷球芯結構圖。
[0036]圖4為實施例2之中間球心片構件示意圖。
[0037]圖5為實施例3之DN800 口徑球閥用組合式陶瓷球芯結構圖。
[0038]圖6為本發明陶瓷球閥用組合式陶瓷球芯的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0039]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0040]圖1為實施例1之DN300 口徑球閥用組合式陶瓷球芯結構圖。圖中所示的陶瓷球閥閥芯口徑尺寸為DN300，球芯中部設有圓柱形流道通孔，由沿兩個垂直于所述流道通孔軸線的平面劃分而成的三片陶瓷構件構成。各陶瓷構件以氧化鋯陶瓷或氧化鋁陶瓷或氧化鋁增韌氧化鋯陶瓷制成，各陶瓷構件呈環片狀，環外緣為球弧面，環內孔尺寸與所述流道通孔尺寸相一致，各相鄰陶瓷構件通過膠粘、釬焊、熔焊工藝或者二次燒成的方法結合為一體，形成陶瓷球芯體球面與圓柱形流道通孔。
[0041]圖2為實施例1之中間球心片構件示意圖。如圖所示，所述球心片構件環外緣面上加工有一與球心片構件側面垂直的平面，所述閥桿孔設置于所述平面上并對稱于所述球心片構的中心線，本實施例中閥桿孔為長圓形通孔。
[0042]圖3為實施例2之DN500 口徑球閥用組合式陶瓷球芯結構圖。與實施例1不同之處在于陶瓷球閥閥芯的口徑及組成陶瓷閥芯的陶瓷塊數量不同；閥門孔形狀不同；流道通孔形狀不同。本實施例中陶瓷球閥閥芯的口徑為DN500，由5塊陶瓷塊組成；閥門孔形狀為矩形盲孔；流道通孔為V形，見圖4的實施例2之中間球心片構件示意圖。
[0043]圖5為實施例3之DN800 口徑球閥用組合式陶瓷球芯結構圖。與實施例1不同之處在于陶瓷球閥閥芯的口徑及組成陶瓷閥芯的陶瓷塊數量不同，本實施例中陶瓷球閥閥芯的口徑為DN800，由9塊陶瓷塊組成。
[0044]采用上述實施例中分體式陶瓷球芯結構后各陶瓷塊自重輕、厚度薄、中心與邊緣的厚度差小，使得陶瓷塊各部位能均勻燒結，使得陶瓷球體的生產制作工藝簡易化，生產過程可操作性提高，利于實現大口徑陶瓷球閥的制造。當然，陶瓷構件的劃分也可以沿其它合理方向進行，陶瓷構件的數量也可根據所組成陶瓷球體的大小進行靈活調整，設計成使各陶瓷構件均容易燒結、加工的厚度。
[0045]本發明還提供了一種球閥用組合式陶瓷球芯的制作工藝，結合圖6所示，