FESTO電磁閥在苛刻的工況中設計要注意哪些事項

　　FESTO電磁閥在苛刻的工況中設計要注意哪些事項

　　FESTO電磁閥控製是自動化控製在工業(ye) 裏的終端控製元件，氣動球閥調節流動的流體(ti) （介質），以補償(chang) 負載流動並使得被控製的過程盡可能地靠近需要的設定點，基於(yu) 其在工業(ye) 自動化領域裏的重要性，使得氣動球閥的設計及製造尤為(wei) 重要，特別是某些嚴(yan) 格苛刻的工況，如高溫、高壓差、高流速、氣蝕等，將從(cong) 材料、結構、製造等方麵加以論述。

　　一、FESTO電磁閥材料的選擇：

　　1、金屬材料；材料是至關(guan) 重要的因素，如材料的性能、蠕變、熱膨脹率、抗氧化性、耐磨性、熱擦傷(shang) 性及熱處理溫度等，這些是首先應注意的事項。在高溫狀況下，蠕變和斷裂是材料破壞的主要因素之一，特別是碳素鋼，當長期暴露在425°C以上時，鋼中的碳化相可能轉變為(wei) 石墨，而對於(yu) 奧氏體(ti) 不鏽鋼隻有當含碳量超過0.4%時，才可以用於(yu) 528°C以上。因此，在高溫下使用時，應分別計算閥體(ti) 材料的抗拉強度、蠕變、高溫時效等參數。而對於(yu) 閥內(nei) 件的設計，還應該附加考慮材料在高溫的硬度、配合部件的熱膨脹係數、導向部件的熱硬度差、彈性變形、塑性變形等。在設計中，應給予相應的安全係數和係數，以確保避免在多因素下所產(chan) 生的破壞。並要熟悉高溫下材料的蠕變率，以選取合適的應力，使材料總的蠕變在正常使用壽命範圍內(nei) 不擴展至斷裂或允許其產(chan) 生微變形而不影響導向零件的正常使用。

　　為(wei) 避免氣動球閥內(nei) 件（閥芯、閥座）表麵的磨損、衝(chong) 蝕及氣蝕，高溫情況下要考慮材料的熱硬度，防止金屬硬度變化。在高壓差下，流體(ti) 的大部分能量集中於(yu) 閥內(nei) 件進行釋放，對閥門內(nei) 件有超負載的可能，而高溫下，大部分材料的機械性能變差，材料變軟，大大影響了閥內(nei) 件的使用壽命。因此，應正確選擇合適的材料，延長閥門的使用壽命。另外，還要考慮高溫時效對材料物理性能的影響，如韌性和晶間腐蝕的變化。當使用溫度達到或超過熱處理溫度時，閥內(nei) 件會(hui) 產(chan) 生退火，硬度降低等問題，為(wei) 防止材料硬度發生變化，高溫度極限的選擇必須在一個(ge) 安全的範圍內(nei) 。而相同的介質，在高溫狀況下，其分子的活動性相對活躍，某些具有一般腐蝕性的介質可能對閥體(ti) 及閥內(nei) 件金屬材質帶來嚴(yan) 重的腐蝕破壞，介質以高速的離子狀態滲入金屬內(nei) 部，使材料的特性發生改變，如熱膨脹性、晶間腐蝕等，因此，對材料的選擇，除了性價(jia) 比之外，還應考慮多因素下所產(chan) 生的失效性。

　　高壓差、高流速情況下，即使溫度是常溫，也應評估材料的特性，使材料可以滿足該工況。一般來說，常溫下，當壓差超過15bar時，應將閥芯、閥座的材料由316調整為(wei) 司太立合金堆焊或更高要求的合金，對於(yu) 弱腐蝕性的介質，可選用420QT（淬火+回火）、440QT等。高壓差、高流速會(hui) 帶來嚴(yan) 重的衝(chong) 蝕或氣蝕，這對閥內(nei) 件材料的傷(shang) 害非常大，因此，對閥體(ti) 及閥內(nei) 件的材料要求非常高，對於(yu) 閥芯應考慮使用不鏽鋼表麵滲氮（HRC70）處理，使之具有較強的耐衝(chong) 蝕性，提高閥門流量的精度和使用壽命。高溫下材料的抗氧化能力，也是一個(ge) 非常重要的參數。在溫度循環變化中，所選用的材料應避免發生材料表麵重複氧化，產(chan) 生氧化皮等問題。一般情況下，奧氏體(ti) 不鏽鋼係、硬質合金係及特種合金係的材料有較的高溫穩定性，可根據不同的高溫工況選用合適的材料。

　　2、非金屬材料

　　一般的非金屬材料無法承受高溫（300°C以上），但柔性石墨可以承受700°C以上的高溫，因此高溫工況下，無論是靜密封還是動密封，一般可以選取柔性石墨或複合材料，但應注意摩擦係數會(hui) 增大。

　　二、氣動球閥零部件的結構和導熱係數的選擇：

　　FESTO電磁閥設計中，必須仔細考慮不同零部件的熱膨脹對閥內(nei) 件動作的影響。當高溫介質流過閥門時，由於(yu) 閥體(ti) 的線膨脹係數往往小於(yu) 閥座的線膨脹係數，所以閥體(ti) 限製了閥座的徑向膨脹，閥座隻能向內(nei) 徑膨脹，使得在高溫下，閥芯與(yu) 閥座的工作間隙小於(yu) 常溫下標準閥門設計的間隙，造成閥內(nei) 件卡死。閥芯與(yu) 導向套也會(hui) 產(chan) 生同樣的現象。因此，閥門在高溫下使用時，常溫下標準閥門的設計間隙（包括閥芯、閥座間；導向套、閥杆間）應當適當增加，這樣使其在高溫下工作也不會(hui) 發生卡死現象。因此間隙的設計顯得非常重要，因材料，尺寸及溫度差等參數的確認對設計人員非常重要，目前，可從(cong) 《ASME鍋爐及壓力容器規範Ⅱ材料D篇性能》中得到相應的數據。

　　對泄漏量要求較高的場合下閥體(ti) 和閥座盡量采用相同的合金鋼製造，並采用單座或籠式結構，盡量避免采用雙座閥結構，還要在密封麵進行硬化處理，以免高溫下閥門泄露量大幅度增加。另外還應考慮閥體(ti) 、閥蓋及連接件承受由於(yu) 高溫帶來的附加載荷造成的破壞。

　　溫度的循環變化會(hui) 使閥座和導向套鬆動，因此必須采用密封焊和搭接焊來防鬆或壓緊結構。閥座墊片的密封是在密封力大於(yu) 墊片的屈服極限才能夠獲得，而在高溫、高壓及熱循環工況下，密封材料發生蠕變而產(chan) 生滲漏，可采用整體(ti) 閥座，由閥體(ti) 上直接製成閥座並使之硬化。對於(yu) 大口徑閥門，可在閥體(ti) 上焊接閥座，去除墊片來避免不必要的泄漏。根據介質的溫度高低，還要考慮填料函中填料可承受的溫度及執行機構可承受的溫度。

　　填料函結構和使用溫度之間的關(guan) 係：

　　三、FESTO電磁閥高溫高壓差周期性變化工況下密封結構：

　　用於(yu) FESTO電磁閥周期性變化的閥座密封麵結構可采用自對中契狀結構。該結構用於(yu) 零件膨脹造成密封線不圓及閥座的磨損，有自動對中和補償(chang) 作用。在高溫高壓差且溫度循環變化的情況下可有良的密封效果，其密封是依靠柔性閥座密封部位的彈性變形實現的。