Die Oberflächenbehandlung des Kugelteils im Kugelhahn

Der Kugelhahn wird aufgrund seines geringen Strömungswiderstands, seines breiten Druck- und Temperaturbereichs, seiner guten Dichtleistung, seiner kurzen Öffnungs- und Schließzeit, seiner einfachen Installation und anderer Vorteile häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt. Die Kugel ist ein wichtiger Bestandteil, der eine Schlüsselrolle bei der Öffnungs- und Schließfunktion des Kugelhahns spielt. Um die Dichtleistung und Härte der Kugel zu verbessern, ist es notwendig, die Oberfläche der Kugel vorzubehandeln. Was wissen Sie also über gängige Oberflächenbehandlungen für den Kugelkörper?

1. Vernickeln oder Verchromen

Körper aus Kohlenstoffstahl Kugelhahn mit weichem Sitz hat eine schlechte Korrosionsbeständigkeit, die Oberfläche der Kugel kann Korrosion durch galvanisches Aufbringen einer Schicht aus Legierungsmetall vermeiden. Galvanisches Aufbringen einer dünnen Schicht aus anderen Metallen oder Legierungen auf die Metalloberfläche unter Anwendung des Prinzips der Elektrolyse, um die Korrosionsbeständigkeit, Abriebfestigkeit und Oberflächenästhetik des Metalls zu verbessern. Wenn die Kugel aus austenitischem Edelstahl und der Dichtungsring aus PEEK besteht, wird empfohlen, die Oberfläche der Kugel mit Nickel (ENP) oder Chrom (HCr) zu beschichten, um die Härte der Kugel und der Dichtung zu verbessern. Die Beschichtungsdicke beträgt im Allgemeinen 0,03 mm bis 0,05 mm und mehr, wenn spezielle Anforderungen bestehen, die entsprechend verstärkt werden können. Dadurch kann die Härte der plattierten Kugel bis zu 600 HV bis 800 HV betragen.

2. Kaltgespritztes Wolframkarbid

Kaltspritzen ist ein Verfahren, bei dem Druckluft Metallpartikel auf eine kritische Geschwindigkeit (Überschall) beschleunigt und es zu physikalischen Verformungen kommt, nachdem die Metallpartikel direkt auf die Oberfläche des Substrats auftreffen. Die Metallpartikel haften fest an der Substratoberfläche und werden während des gesamten Prozesses nicht geschmolzen. Der Vorteil des Kaltspritzens besteht darin, dass die Kugel nicht erhitzt werden muss, beim Spritzen keine Verformungen und inneren Spannungen entstehen und die Dicke gut kontrolliert wird, die Oberflächenhaftung jedoch nicht so gut ist wie beim Spritzschweißen.

Wolframkarbid zeichnet sich durch hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit aus, aber der Schmelzpunkt ist viel höher als der von gewöhnlichen Metallmaterialien, etwa 2870 °C, sodass nur das Kaltspritzverfahren für Wolframkarbid (WC) verwendet werden kann. Die ideale Oberflächenhärte kann durch das Spritzen von Wolframkarbid mit einer Dicke von 0,15 bis 0,18 mm erreicht werden. Bei besonderen Anforderungen kann die Dicke bis zu 0,5 bis 0,7 mm betragen. Je dicker das Kaltspritzmittel ist, desto geringer ist die Oberflächenhaftung. Die Verwendung einer dicken Kaltspritzschicht wird nicht empfohlen. Die Härte von Kaltspritzmitteln auf der Oberfläche beträgt im Allgemeinen 1050 bis 1450 HV (etwa 70 HRC).

3. Spritzschweißen oder Kaltspritzen von Nickelbasislegierungen/Kobaltbasislegierungen

Bei Kugelhähnen wird normalerweise eine Nickellegierung auf Basis von Incnel600 durch Spritzschweißen oder Kaltspritzen auf die Kugel aufgebracht. Der Prozess des Spritzschweißens ist grundsätzlich der gleiche wie der des thermischen Spritzens, aber beim Pulverspritzen wird der Umschmelzprozess hinzugefügt. Die üblicherweise für Kugelhähne verwendete Kobaltlegierung ist STL20, STL6 und STL1, die normalerweise zum Spritzschweißen verwendet wird. Die allgemeine Dicke der Spritzschweißlegierung auf Kobaltbasis beträgt 0,5 mm bis 0,7 mm, und die tatsächliche maximale Dicke kann bis zu 2,5 mm bis 3 mm betragen. Die Härte nach dem Spritzschweißen beträgt im Allgemeinen STL20: 50 bis 52 HCR; STL6: 38 bis 40 HCR; STL1: 48 bis 50 HCR4.

4. Nitrierungsverfahren

Die Nitrierung ist ein chemischer Wärmebehandlungsprozess, bei dem Stickstoffatome bei einer bestimmten Temperatur und in einem bestimmten Medium in die Oberflächenschicht des Werkstücks eindringen. Durch die Nitrierung können die Verschleißfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit von Metall verbessert werden. Das Wesentliche bei der Nitrierung ist, dass Stickstoffatome in die Oberflächenschicht der Kugel eindringen. Während des Reibungsprozesses zwischen Sitz und Kugel kann die Nitridschicht bei einem Kugelhahn mit hartem Sitz leicht abgenutzt oder dünner werden, was dazu führt, dass die Kugel leicht durch Verunreinigungen im Medium zerkratzt wird, was die Dichtung beeinträchtigt und sogar das Drehmoment erhöht.