陳輝良

【摘 要】在管道中主要控制流體流速與流量的管道裝置是閥門，在通風、空調、防排煙等領域對于閥門的應用非常廣泛，對于所使用的閥門工藝要求非常高，同時，閥門在相關企業(yè)的生產機械設備中是一種不可替代的組成部件，對機器的正常運行有著重要的作用。而隨著現代技術的快速發(fā)展，相關行業(yè)也在不斷的引進新技術，這也就使得傳統(tǒng)的閥體成形技術不能滿足相關行業(yè)的要求，使得截止閥體成形技術必須進行創(chuàng)新，而剪—擠成形技術的提出有效地解決了相關行業(yè)所面臨的困境。本文主要對截止閥閥體成形的技術進行分析，從而加強對剪—擠成形技術的認識。

【關鍵詞】截止閥；閥體成形；技術分析

隨著科技的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的閥體鑄造工藝存在很大的缺陷，使得相關行業(yè)在進行生產制造時，由閥門缺陷引起的閥門泄露以及停機的事故頻發(fā)，通過此點可以看出，傳統(tǒng)的閥體鑄造工藝已經逐漸的被淘汰。而“剪切擠壓”閥體成形工藝的提出加大的改善了通風、空調、防排煙等方面的效果，有效地保證了相關企業(yè)的經濟效益。下面我們從空調截止閥閥體的成形技術展開分析。

1.剪—擠成形技術的來源

剪—擠成形技術的提出極大地促進了空調截止閥體成形技術的發(fā)展，對相關的生產企業(yè)具有巨大的促進作用。人們通過對杯—桿復合擠進行研究，提出了剪—擠成形技術。在杯—桿復合擠中存在著8種流動的形式，而純剪切流動的變形方式只有在R1≤Rn=R2的時候才會出現。相關的工作人員對此展開研究，提出了剪—擠成形技術。通過研究可以了解到，在杯—桿的成形過程中，為了使其不出現反擠變形的現象，使得整個的成形過程都是以剪切應變?yōu)橹?，從而提出了截止閥體剪—擠成形技術。

2.方案、材料的確定

在空調應用中，安裝截止閥的作用是為了便于安裝或維修，而設置的開通或切斷氣、液的管道通路的閥門，在空調中，一般用二通直角閥或者三通直角閥在其管路中與進出管道相連接。本文敘述的閥門采用的是黃銅截止閥。通過實驗系統(tǒng)對相應要求進行研究，對相應的結果進行分析，對于采用鉛黃銅熱鍛壓的截止閥來說，其最好的選擇是采用球閥和角式截止閥。在對閥門的方案進行確定之后，對于閥體所要求達到的性能進行分析，綜合考慮價格、性能等各方面的因素，從而確定材料的選擇。本文選用的是HPb59-1銅合金。該截止閥主要適用的介質是R410A及R22等常用冷媒，其工作的溫度不能高于150℃，其接口的方式是英制管螺紋，閥桿的開啟或關閉的行程較短，其切斷功能非常可靠。

3.截止閥剪—擠成形技術的實驗研究

3.1對實驗方案進行模擬實驗

根據相應的設計方案規(guī)定，閥體的胴體直徑?=23mm，閥體的整體高度H=59.5mm，閥體中法蘭的連接方式為螺釘連接，一端接管連接焊接結構；另端接管連接鎖母套接結構。在模擬實驗中，所采用的毛坯是鉛試件，該試件的尺寸是原銅件的1/3，在載量為60t的萬能材料試驗機上進行實驗。為了達到剪—擠變形所需要的標準，在實驗開始前，要使預成形的枝杈直徑略大于或等于沖頭的直徑。同時，要在模擬實驗中使得枝杈的中心線與沖頭斷面的距離為h，從而使得整個成形的過程中，不會出現反擠的現象，保證整個成形的過程是以剪切變形為主的成形模式，從而達到剪—擠成形的效果。

3.2對于閥體所受擠壓力進行計算

通過模擬實驗可以得出閥體在實驗過程中的受力變化，通過對閥體的受力變化進行統(tǒng)計分析，從而得出，閥體在進行剪—擠成形過程中所承受的壓力一般是在8t—12t范圍內。下面，我們通過對模擬實驗的來對材料為銅合金鍛壓的截止閥銅件在生產時所需承受的擠壓力進行估算。

在銅件進行熱擠壓的過程中，其真實的應力可以用下式來表示：

Y1=C1σs1 （1）

又 Y1=P1/S1

在上文的模擬實驗中，鉛件同樣可以得出其真實應力值：

Y2=C2σs2 （2）

Y2=P2/S2

式中Y1、Y2—銅件、鉛件承受的真實應力

P2、P1—鉛件、銅合金截止閥體承受的擠壓力

S1、S2—銅和金截止閥體、鉛件的凸模面積

C1、C2—銅和金截止閥體、鉛件本身的拘束系數

σs1、σs2—銅和金截止閥體在熱擠壓溫度下的屈服應力、鉛在室溫下的屈服應力

對于試驗中的銅件與鉛件是相互聯系的，對于這兩個試驗中，其選用機器是一致的，這也就使得其拘束系數是相等的，即C1=C2。通過將式（1）、式（2）聯立可以得出銅件在進行剪—擠工藝實驗時所受到的鍛壓力P1的表達式：

P1=S1×?s1×P2/（S2×σs2） （3）

在（3）式中將S1/S2取值為9，σs1取值為40MPa，σs2取值為4.9N/mm2。通過確定P2的值，就可以計算出其鍛壓力的大小。在本文中，我們取P2=10t，那么P1=115t。如果為了保持實驗的準確度，可以將P2取為12t，那么此時的鍛壓力為128t。通過此可以看出，在160t的壓力機上足可以將銅件成形。

3.3計算枝杈中心線到沖頭端面的距離h

通過將沖頭的直徑設計為略小于或等于枝杈直徑，對于銅件的成形方式就完全取決于h的大小，將h/D定義為土坯的高徑比，其有關尺寸的標準都可以通過相應的表查到。在實驗過程中，將其摩擦狀態(tài)定位無潤滑式的摩擦形式。對于相應的實驗機械的沖頭的直徑？取值為36mm。通過對高徑比與擠壓力之間的關系進行分析，可以發(fā)現其高徑比與擠壓力在上下枝杈成形時有著同樣的變化趨勢，而且高徑比的最低數值在0.75左右。通過研究發(fā)現，無論是在高徑比大于0.75時，還是在小于0.75時，其造成的擠壓力都會增大，尤其是在高徑比大于0.75時，擠壓力上升的速度非常快。因此在進行成形過程中，要盡量的將其高徑比控制在0.75附近。在h/D=0.75是沒有反擠的現象，此時，坯料的高度保持不變，其表現的形式為剪—擠成形方式。

4.閥座結構與密封分析

對于閥座的密封性能來說，閥座的形狀變化將直接對密封的性能產生影響。因此，在對閥座進行設計的時候，要充分的考慮到對于閥座剛度的要求。在閥體的制作過程中，閥座、內閥體、以及閥桿對于整個閥門的密封性都有很大的影響，因此，在對閥體進行加工的時候，要將閥座、彎頭以及內閥體進行整體加工，用以保證閥體內部軸線的垂直度以及閥桿與閥體的同軸度。對于閥門中的密封性來說，其密封的形式對其密封性能來說也有非常大的影響。一般情況下，采用錐而硬密封的密封形式；而在低溫狀態(tài)下，為了維持相應機器的正常運行狀態(tài)，一般采用焊接密封；為了使得機器能夠高效的運轉，沒有停機現象的出現，一般采用閥桿密封形式。本技術設計采用的是焊接密封方式。

5.結語

對于空調的截止閥來說，其啟閉件塞形的閥桿，而且其密封面是錐形面，采用的材料是銅合金，根據相應的模擬實驗數據，充分考慮閥體的密封性能，在空調截止閥的成形工藝中主要采用銅熱鍛壓剪—擠成形技術。通過該種成形鍛造的截止閥具有很好的機加工及抗扭力性能，使得空調的安裝與維修更加便捷。

【參考文獻】

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