【阀门知识】球阀球体的制造技术
球体是球阀的启闭件，又称球芯、球，球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭球阀的作用。球阀可在管路中切断、调节、分配和改变介质的流动方向。球阀具有很多优点，是近年来被广泛采用的一种新型阀类。不同功能的球阀往往拥有不同的球体。
阀门球体成形方法比较
(1) 铸造法
铸造法这是一种传统的加工方法，它需要一套完善的熔炼、浇注等设备，还需要较大的厂房和较多的工人，投资大，工序多，生产工艺复杂，并污染环境，每道工序的工人技术水平直接影响产品的质量，阀门球体毛细孔渗漏的问题尚无法彻底解决，而毛坯加工余量大，浪费大，往往在加工过程中发现因铸造缺陷使其报废，至使产品成本增高，质量无法保证。
(2) 锻造法
锻造法这是目前国内许多阀门企业所采用的另一种方法，它有二种加工方式：其一是用圆钢切断加热锻打成球形实心毛坯，然后进行机械加工。其二是将下料成圆形的不锈钢板在大型压力机上模压成形，得到空心半球形毛坯，然后再对焊成阀门球体毛坯进行机械加工，此法材料利用率较高，但需一台大功率的压力机和加热炉以及氩孤焊设备。
自由锻
自由锻指的是金属坯料加热好后置于锻造设备的砥铁（上.下）之间,施加冲击力或压力,使得坯料直接产生塑性变形,获取要生产锻件的一种加工方法。分类：手工自由锻造、锤上自由锻造、水压机自由锻造
优点：适用性强，灵活性大，周期短，特大锻件的唯一方法
缺点：精度低，加工余量大，效率低，劳动强度大
模锻
模锻的正规说法叫模型锻造，坯料进行加热后放在固定在模锻设备上的锻模里面锻造最终成形的。
模锻设备：在工业生产中，大都采用锤上模锻。蒸汽-空气锤，吨位在5KN~300KN（0．5~30t） 压力机上的模锻最普遍的是热模锻压力机。
锻造比
锻造比：是指锻造前后的坯料（金属）横截面积的比。工序不同，其计算的方法，方式也不同。
拔长时，锻造比为y=F0/F1或y=L1/L0 F0,L0—拔长前钢锭或钢坯的横断面积和长度；F1,L0—拔长后钢锭（坯）的横截长度与面积。
镦粗时的锻造比，也称镦粗比或压缩比，其值为y=F1/F0或y=H0/H1 F0, H0—镦粗前钢锭或钢坯的横截面积和高度，F1, H1—镦粗后钢锭或钢坯的横截面积和高度。
锻造温度
a.始锻温度：始锻温度可以认为是钢或合金在炉内允许加热的最高温度。
b. 终锻温度: 阀门配件 需要在结束锻造之前胚料仍具有很强的塑性，在锻后获得再结晶组织。
(3) 旋压法
金属旋压法是一种先进的少、无切屑加工方法，属于压力加工的新分支，它综合了锻、挤、轧及滚压等工艺特点，具有材料利用率高 ( 可达 80-90%) ，节省大量的加工时间 (1-5 分钟成形 ) ，经旋压后材料强度可提高一倍。由于旋压时，旋轮与工件小面积接触，金属材料得于二向或三向压应力状态，易于变形，在较小的动力下，就可获得较高的单位接触应力 ( 可达 25-35Mpa) ，因此，设备重量轻，所需总功率小 ( 不到压力机的 1/5-1/4) ，现已被国外阀门行业公认为是一种节能的阀门球体加工工艺方案，同时也适用于加工其它空心回转体的零件。旋压技术在国外已得到广泛的应用和高速的发展，工艺和设备均十分成熟和稳定，并实现机、电、液一体化的自动控制。目前，旋压技术在我国也得以较大的发展，已进入推广实用的阶段。
球体常用材料和牌号
A.碳钢
ASTM A105
ASTM A350 LF2
ASTM A694 F60
B.低合金钢
ASTM A322 4130(AISI 4130)
ASTM A322 4140(AISI 4140)
C.不锈钢
C.1铁素体不锈钢: ASTM A182 F429 F430
C.2马氏体不锈钢: ASTM A182 F6a Class1/Class2/Class3/Class4 GB/T 1220 12Cr13
C.3奥氏体不锈钢: ASTM A182 F316 ASTM A182 F304
C.4双相不锈钢: ASTM A182 F51 F53 F55 F60
C.5沉淀硬化不锈钢: ASTM A705 17-4PH
D.镍基合金
ASTM B564 Moenl400
ASTM B564 NO6625(Inconel625)….
国家标准：
ASTM:美国材料试验协会标准
AISI：美国钢铁学会标准
GB：中国国家标准
JIS：日本工业标准
材料书写：国家标准+标准号+材料牌号
球体技术条件
球阀通道截面直径的选择
在设计计算球阀时，首先要确定球体的通道直径，以便作为其他部分计算的基础。球体通道的最小直径要符合相应标准的规定。
设计国标球阀时，全通径球阀的最小通径应符合GB／T 19672—2005《管线阀门技术条件》或GB／T 20173—2006《石油、天然气工业一管线输送系统一管线阀门》标准规定。
设计美标球阀时，全通径球阀的最小通径应符合APl6D—2008／IS014313：2007《石油、天然气工业一管道输送系统一管道阀门》标准规定。
对缩径球阀标准规定，对于公称尺寸DN≤300mm(NPSl2in)的阀门，阀门公称尺寸的孔径缩小一个规格，按标准规定的内径；对于公称尺寸DN350(NPSl4)～N600(NPS24)的阀门，阀门公称尺寸的孔径缩小两个规格，按标准规定的内径；对于公称尺寸DN>600mm(NPS24in)的阀门，和用户商定。对于没有标准规定的球阀，通常球体通道的截面积应不小于管道额定截面积的60％，设计成缩径形式，这样可以减小阀门的结构，减轻重量，减小阀座密封面上的作用力和启、闭转矩。一般采用阀门公称尺寸DN与球体通道直径d之比等于0.78。此时，球阀的阻力不会过大。
球体加工工艺流程
球体常用热处理种类
ASTM A105：正火处理
ASTM A350 LF2：调质处理
ASTM A694 F60：调质处理
ASTM A322 4130/4140：调质处理
ASTM A182 F6a CLASS2：调质（二次回火）
ASTM A182 F304/F316/F51/F53/F55/F60：固溶处理
ASTM A705 17-4PH：沉淀硬化处理（淬火+二次人工时效）
球体表面电镀
一、为什么要化学镀？
目的：提高球体在实际使用中的耐磨损性能或防腐性能
二、为什么碳钢类材料电镀量最大？
碳钢易锈，表面硬度也较低，为了防止碳钢表面锈蚀以及节约成本，所以碳钢电镀的量最大
三、为什么不锈钢材料还要电镀？
主要目的是为了提高球体表面硬度，从而提高使用中的耐磨性。
四、常见种类(分类）
1.化学镀镍磷（参考标准ASTM B733）
1.1 按镀层合金类型分类：
I 类：P无要求
II类：更低磷（1~3%）
III类：低磷（2~4%P）：镀态硬度620-750HK
IV类：中磷（5~9%P）：广泛用于满足耐磨性和耐腐蚀性场合
V类：高磷（＞10%）：在各种场合中具有优良的耐盐喷性和耐酸性能,磷含量大于11.2%的镀层被认为具有磁性。
1.2 根据厚度使用条件分类：
SC0 0.1μm——最小使用条件
SC1 5μm——轻载使用条件
SC2 13μm——适度使用条件
SC3 25μm——中度使用条件
SC4 75μm——严重使用条件
1.3 按镀后热处理分类：
类别1——沉积态，不热处理
类别2——在260~400℃条件下热处理产生850HK的最小硬度
类别3——在180~200℃条件下热处理2~4小时，提高钢的镀层附着 力，并为消除氢脆作准备。
类别4——在120~130℃条件下热处理1小时以上增加铝合金及渗碳钢的附着力（结合力）。
类别5——在140~150℃条件下热处理1小时以上提高铝、非时效硬化铝合金、铜、铜合金的镀层附着力。
说明：球体热处理硬度要求一般建议客户在500~650HV或600~850HV或850HV以上，三中之中选择。
