參數(shù)

氣動(dòng)球閥控制是自動(dòng)化控制在工業(yè)里最常用的終端控制元件，氣動(dòng)球閥調(diào)節(jié)流動(dòng)的流體（介質(zhì)），以補(bǔ)償負(fù)載流動(dòng)并使得被控制的過程盡可能地靠近需要的設(shè)定點(diǎn)，基于其在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里的重要性，使得氣動(dòng)球閥的設(shè)計(jì)及制造尤為重要，特別是某些嚴(yán)格苛刻的工況，如高溫、高壓差、高流速、氣蝕等，將從材料、結(jié)構(gòu)、制造等方面加以論述。

一、氣動(dòng)球閥材料的選擇：

1、金屬材料；材料是至關(guān)重要的因素，如材料的性能、蠕變、熱膨脹率、抗氧化性、耐磨性、熱擦傷性及熱處理溫度等，這些是首先應(yīng)注意的事項(xiàng)。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(dāng)長期暴露在425°C以上時(shí)，鋼中的碳化相可能轉(zhuǎn)變?yōu)槭鴮τ趭W氏體不銹鋼只有當(dāng)含碳量超過0.4%時(shí)，才可以用于528°C以上。因此，在高溫下使用時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算閥體材料的抗拉強(qiáng)度、蠕變、高溫時(shí)效等參數(shù)。而對于閥內(nèi)件的設(shè)計(jì)，還應(yīng)該附加考慮材料在高溫的硬度、配合部件的熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)向部件的熱硬度差、彈性變形、塑性變形等。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)給予相應(yīng)的安全系數(shù)和可靠系數(shù)，以確保避免在多因素下所產(chǎn)生的破壞。并要熟悉高溫下材料的蠕變率，以選取合適的應(yīng)力，使材料總的蠕變在正常使用壽命范圍內(nèi)不擴(kuò)展至斷裂或允許其產(chǎn)生微變形而不影響導(dǎo)向零件的正常使用。

為避免氣動(dòng)球閥內(nèi)件（閥芯、閥座）表面的磨損、沖蝕及氣蝕，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，流體的大部分能量集中于閥內(nèi)件進(jìn)行釋放，對閥門內(nèi)件有超負(fù)載的可能，而高溫下，大部分材料的機(jī)械性能變差，材料變軟，大大影響了閥內(nèi)件的使用壽命。因此，應(yīng)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(shí)效對材料物理性能的影響，如韌性和晶間腐蝕的變化。當(dāng)使用溫度達(dá)到或超過熱處理溫度時(shí)，閥內(nèi)件會(huì)產(chǎn)生退火，硬度降低等問題，為防止材料硬度發(fā)生變化，溫度極限的選擇必須在一個(gè)安全的范圍內(nèi)。而相同的介質(zhì)，在高溫狀況下，其分子的活動(dòng)性相對活躍，某些具有一般腐蝕性的介質(zhì)可能對閥體及閥內(nèi)件金屬材質(zhì)帶來嚴(yán)重的腐蝕破壞，介質(zhì)以高速的離子狀態(tài)滲入金屬內(nèi)部，使材料的特性發(fā)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(jià)比之外，還應(yīng)考慮多因素下所產(chǎn)生的失效性。

高壓差、高流速情況下，即使溫度是常溫，也應(yīng)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(dāng)壓差超過15bar時(shí)，應(yīng)將閥芯、閥座的材料由316調(diào)整為司太立合金堆焊或更高要求的合金，對于弱腐蝕性的介質(zhì)，可選用420QT（淬火+回火）、440QT等。高壓差、高流速會(huì)帶來嚴(yán)重的沖蝕或氣蝕，這對閥內(nèi)件材料的傷害非常大，因此，對閥體及閥內(nèi)件的材料要求非常高，對于閥芯應(yīng)考慮使用不銹鋼表面滲氮（HRC70）處理，使之具有較強(qiáng)的耐沖蝕性，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(gè)非常重要的參數(shù)。在溫度循環(huán)變化中，所選用的材料應(yīng)避免發(fā)生材料表面重復(fù)氧化，產(chǎn)生氧化皮等問題。一般情況下，奧氏體不銹鋼系、硬質(zhì)合金系及特種合金系的材料有較好的高溫穩(wěn)定性，可根據(jù)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(dòng)密封，一般可以選取柔性石墨或復(fù)合材料，但應(yīng)注意摩擦系數(shù)會(huì)增大。